2. 14(А). Послідовно-паралельні ацп

Послідовно-паралельні АЦП є компромісом між бажанням отримати високу швидкодію та зробити це по-можливості меншою ціною. Послідовно-паралельні АЦП займають проміжне положення за роздільною здатністю та швидкодією між паралельними АЦП та АЦП послідовного наближення. Послідовно-паралельні АЦП поділяють на багатоступінчаті, багатотактні и конвеєрні.

3. Багатоступінчасті ацп

У багатоступінчастому АЦП процес перетворення вхідного сигналу розділений у просторі. Як приклад на рис. 4 представлена схема двоступінчастого 8-розрядного АЦП.

Верхній за схемою АЦП здійснює грубе перетворення сигналу в чотири старших розряди вихідного коду. Цифрові сигнали з виходу АЦП надходять на вихідний регістр і одночасно на вхід 4-розрядного швидкодіючого ЦАП. У багатьох ІМС багатоступінчастих АЦП (AD9042, AD9070 і ін.) цей ЦАП виконаний за схемою підсумовування струмів на диференційних перемикачах, але деякі (AD775, AD9040A і ін.) містять ЦАП з підсумовуванням напруг. Залишок від віднімання вихідної напруги ЦАП із вхідної напруги схеми надходить на вхід АЦП2, опорна напруга якого в 16 разів менша, ніж у АЦП1. Як наслідок, квант АЦП2 у 16 разів менший кванта АЦП1. Цей залишок, перетворений АЦП2 у цифрову форму являє собою чотири молодших розряди вихідного коду. Відмінність між АЦП1 і АЦП2 полягає насамперед у вимозі до точності: у АЦП1 точність повинна бути такий ж як у 8-розрядного перетворювача, у той ж час як АЦП2 може мати точність 4-розрядного .

Грубо наближена і точна величини повинні відповідати тій самій вхідній напрузі U_вх(t_j). Через наявність затримки сигналу в першої ступені виникає, однак, тимчасове запізнення. Тому при використанні цього способу вхідну напругу необхідно підтримувати постійною за допомогою пристрою вибірки-зберігання доти, поки не буде отримано всю кількість потрібних значень.

4. Багатотактні послідовно-паралельні ацп

Р озглянемо приклад 8-розрядного послідовно-паралельного АЦП, що відноситься до типу багатотактних (рис. 5). Тут процес перетворення розділений у часі.

Перетворювач складається з 4-розрядного паралельного АЦП, квант h якого визначається величиною опорної напруги, 4-розрядного ЦАП та пристрою керування. Якщо максимальний вхідний сигнал дорівнює 2,56 В, то в першому такті перетворювач працює з кроком квантування h₁=0,16 В. У цей час вхідний код ЦАП дорівнює нулю. Пристрій керування пересилає отримане від АЦП у першому такті слово в чотири старших розряди вихідного регістра, подає це слово на вхід ЦАП і зменшує в 16 разів опорну напругу АЦП. Таким чином, у другому такті крок квантування h₂=0,01 В та залишок, що утворився при відніманні з вхідної напруги схеми вихідної напруги ЦАП, буде перетворений у молодший напівбайт вихідного слова. 

Очевидно, що використовувані в цій схемі 4-розрядні АЦП та ЦАП повинні мати 8-розрядну точність, у противному випадку можливий пропуск кодів, тобто при монотонному наростанні вхідної напруги вихідний код АЦП не буде приймати деякі значення зі своєї шкали. Так само, як та в попередньому перетворювачі, вхідна напруга багатотактного АЦП під час перетворення повинна бути незмінною, для чого між його входом та джерелом вхідного сигналу варто включити пристрій вибірки-зберігання.

Швидкодія розглянутого багатотактного АЦП визначається повним часом перетворення 4-розрядного АЦП, часом спрацьовування цифрових схем управління, часом установлення ЦАП з похибкою, що не перевищує 0,2...0,3 кванти 8-розрядного АЦП, причому час перетворення АЦП входить у загальний час перетворення двічі. У результаті за інших рівних умов перетворювач такого типу виявляється повільнішим за двоступінчастий перетворювач, який розглянутий вище. Однак він простіший і дешевший. За швидкодією багатотактні АЦП займають проміжне положення між багатоступінчастими АЦП та АЦП послідовного наближення. Прикладами багатотактних АЦП є тритактний 12-розрядний AD7886 згодом перетворення 1 мкс., або тритактний 16-розрядний AD1382 згодом перетворення 2 мкс

14(б)