31. Аналого-цифрові перетворювачі послідовного типу.

Цей перетворювач є типовим прикладом послідовних АЦП із одиничним наближенням та складається з компаратора, лічильника та ЦАП (рис. 8). На один вхід компаратора надходить вхідний сигнал, а на інший - сигнал зворотного зв'язку з ЦАП.

Рис.8 Структурна схема АЦП послідовного відліку

Робота перетворювача починається з приходу імпульсу запуску, який вмикає лічильник, котрий підсумовує кількість імпульсів, які надходять від генератора тактових імпульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на ЦАП, що здійснює його перетворення в напругу зворотного зв'язку U_ос. Процес перетворення продовжується доти, поки напруга зворотного зв'язку зрівняється з вхідною напругою та переключиться компаратор, який своїм вихідним сигналом припинить надходження тактових імпульсів на лічильник. Перехід виходу компаратора з 1 у 0 означає завершення процесу перетворення. Вихідний код, який пропорційний вхідній напрузі в момент закінчення перетворення, зчитується з виходу лічильника.

Час перетворення АЦП цього типу є змінним та визначається вхідною напругою. Його максимальне значення відповідає максимальній вхідній напрузі та при розрядності двійкового лічильника N та частоті тактових імпульсів f_такт дорівнює:

t_{ін.макс}=(2^N-1)/ f_такт

При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час збігається з часом перетворення. Як наслідок, результат перетворення надзвичайно сильно залежить від пульсацій вхідної напруги. При наявності високочастотних пульсацій середнє значення вихідного коду нелінійно залежить від середнього значення вхідної напруги. Це означає, що АЦП даного типу без пристрою вибірки-зберігання придатні для роботи з постійними чи такими, що повільно змінюються напругами, які за час перетворення змінюються не більш, ніж на значення кванта перетворення.

Таким чином, особливістю АЦП послідовного відліку є невелика частота дискретизації, що досягає декількох кілогерц. Перевагою АЦП даного класу є порівняльна простота побудови, обумовлена послідовним характером виконання процесу перетворення.

32. Аналого-цифрові перетворювачі послідовного наближення.

Перетворювач цього типу є найбільш розповсюдженим варіантом послідовних АЦП.

В основі роботи цього класу перетворювачів лежить принцип дихотомії, тобто послідовного порівняння вимірюваної величини. Це дозволяє для N-розрядного АЦП послідовного наближення виконати весь процес перетворення за N послідовних кроків (ітерацій) замість 2^N-1 при використанні послідовного відліку та отримати істотний виграш у швидкодії. У той же час статична похибка цього типу перетворювачів, обумовлена в основному використовуваним у ньому ЦАП, може бути дуже малої.

Рис.9 Структурна схема та часові діаграми АЦП послідовного наближення

Швидкодія АЦП даного типу визначається сумою часу встановлення t_вст ЦАП до сталого значення з похибкою, що не перевищує 0,5 одиниці молодшого розряду, часу переключення компаратора t_до та затримки поширення сигналу в регістрі послідовного наближення t_з. При порозрядній варіації f_такт можливе зменшення часу перетворення t_ін на 40%. Для цього до складу АЦП може бути включений контролер.

При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час дорівнює часові між початком та фактичним закінченням перетворення, яке так само, як в АЦП послідовного відліку, по суті залежить від вхідного сигналу, тобто є змінним.

Даний клас АЦП займає проміжне положення по швидкодії, вартості та роздільній здатності між послідовно-паралельними та інтегруючими АЦП та знаходить широке застосування в системах управління, контролю та цифрової обробки сигналів.