Пнк поразрядного сравнения

В ПНК поразрядного сравнения происходит подбор и суммирование квантов, имеющих вес кратный степени двойки, начиная с большего, соответствующего старшему разряду и равного половине напряжения всего диапазона преобразования, и за n+1 шаг подбирается сумма, уравновешивающая Uвх .

Пример функциональной схемы :

ПНК осуществляет последовательное суммирование только тех эталонов, для которых в соответствующих разрядах эквивалентного кода будет записываться единица. На рисунке выше приведен пример трехразрядной схемы ПНК, которая работает следующим образом. В первом такте после запуска преобразователя импульсом 1 с выхода СУ триггер старшего разряда устанавливается в единичное состояние, а все остальные триггера в «0». Установившийся код 100… преобразуется в эквивалентное напряжение Uэ . Если Uэ > Uвх , то на выходе компаратора вырабатывается единичный сигнал и в следующем такте импульсом 2 с выхода СУ триггер старшего разряда устанавливается в «0» и одновременно тем же импульсом устанавливается в единицу триггер следующего разряда. В результате анализа разности Uэ – Uвх в данном такте эта единица или сбрасывается или остается и т.д.

Временная диаграмма иллюстрирующая работу преобразователя представлена ниже.

Время преобразования ПНК определяется соотношением :

Учитывая, что время преобразования

в соответствии с теоремой Котельникова

при

Если сравнить быстродействие трех рассмотренных алгоритмов при n = 10

выигрыш в быстродействии составит:

1) Поразрядного сравнения – (в 100 раз)

2) Цифроследящий алгоритм – (в 500раз)

3) Последовательного счета – 1 раз

ПНК считывающего типа (параллельного действия).

Алгоритм осуществляет из 2ⁿ-1 эталонов «подборку» нужного эталона, равного значению преобразуемого напряжения, за один такт (есть интегральные АЦП, реализующие данный алгоритм с задержкой преобразования не более 50 – 100 нсек)Структурная схема (в ее составе 2ⁿ–1 схема сравнения)

Электрическая цепь из последовательно соединенных 2ⁿ высокоточных одинаковых по номинальному сопротивлению резисторов задает сетку из 2ⁿ-1 эталонов. Величина минимального эталона равна значению единицы младшего разряда преобразователя (снимается с резистора, подключенного к земле). Если присвоить минимальному эталону первый номер, то второй эталон будет в два раза больше, третий в три раза и т.д.. Напряжения данных эталонов подаются на входы быстродействующих схем сравнения (компараторов), другие входы которых объединены между собой и подключены к источнику преобразуемого напряжения - U. Двоичные сигналы с выходов компараторов, равные нулю, если Uбольше значения напряжения эталона, подключенного к рассматриваемому компаратору или единице в противном случае, образуют код из 2ⁿ-1нулей и единиц. Этот код по параллельному интерфейсу подается на кодирующую схему (шифратор), на выходе которой с небольшой задержкой получается двоичный код, соответствующий входному напряжению.

Работа ПНК считывающего типа описывается системой переключательных функций.

При N=8 – в выходной кодовой комбинации 3 разряда, чему соответствуют 3 функции y_i. Не останавливаясь на минимизации функции y_i отметим, что при минимизации учитывают определенные свойства конъюнкции аргументов x_i

,

В результате при n = 3

Пример функциональной схемы ПНК считающего типа.