Аналого-цифровой преобразователь по схеме с обратной связью.
Структурная схема преобразователя данного типа приведена на рис. 10.82,а.
Тактовым
импульсом (ТИ) счетчик Сч сбрасывается
в нулевое состояние. Нулевое напряжение
возникает
на выходе ЦАП, преобразующего число
счетчика в пропорциональное напряжение.
Устанавливается неравенство
,
при котором компаратор К подает на вход
элемента И уровень лог. 1. При этом
импульсы генератора импульсной
последовательности ГИП проходят через
элемент И на вход счетчика. Каждый
поступивший на вход счетчика импульс
вызывает увеличение на единицу
хранившегося в нём числа, на одну
элементарную ступеньку возрастает
напряжение на выходе ЦАП. Таким образом,
напряжение
растет
по ступенчатому закону, как показано
на рис. 10.82,6.
В
момент времени, когда напряжение
достигает
уровня, превышающего
,
компаратор выдает уровень лог. 0, и в
дальнейшем прекращается доступ импульсов
генератора в счетчик. Полученное к этому
моменту времени в счетчике число
пропорционально напряжению
.
|
|
рис 10.82
Из-за того, что в АЦП рассматриваемого типа не используется Генератор линейно-изменяющегося напряжения, его аппаратурные погрешности меньше, чем могут быть в АЦП с промежуточным преобразованием во временной интервал.
Аналого-цифровой преобразователь следящего типа.
Рассмотренные выше два типа АЦП работают в циклическом режиме. В них каждый очередной тактовый импульс устанавливает преобразователь в исходное состояние, после чего начинается процесс преобразования. Быстродействие таких преобразователей ограничивается, главным образом, быстродействием счетчика (а именно, быстродействием триггеров его младших разрядов, в которых переключение происходит с высокой частотой).
На
практике часто используется нециклический
преобразователь, структурная схема
которого представлена на рис. 10.83. Эта
схема отличается от схемы преобразователя
предыдущего типа тем, что в ней используется
реверсивный счетчик Сч, управляемый
сигналами с выхода компаратора К. При
счетчик
устанавливается в режим прямого счета,
поступающие на вход импульсы генератора
ГИП последовательно увеличивают в нем
число, растет напряжение
,
пока не достигнет уровня напряжения
.
При
счётчик
переводится в режим обратного счета,
при котором убывает число в счетчике
и, следовательно, убывает напряжение
,
пока не будет достигнуто значение
.
Таким образом, все происходящие во времени изменения напряжения t/вх отслеживаются напряжением на выходе ЦАП.
В необходимые моменты времени с выхода счетчика могут сниматься числа, пропорциональные значениям .
рис 10.83
Аналого-цифровой преобразователь поразрядного типа.
Структурная
схема преобразователя .приведена на
рис. 10.84. В преобразователе предусмотрен
построенный на RS-триггерах
регистр
числа. В этом регистре формируется
число, пропорциональное напряжению
.
Вначале
записывается единица только в триггер
старшего
разряда этого регистра. Получающееся
в регистре число с помощью ЦАП преобразуется
в напряжение
,
которое сравнивается с напряжением
.
Если выполняется неравенство
,
то число, в которое преобразуется
,
действительно содержит единицу в старшем
разряде. При невыполнении неравенства
триггер
сбрасывается
в нуль.
Далее
производится запись единицы в триггер
следующего
(n-1)-го разряда регистра и вновь сравнением
напряжения
c
,
соответствующим имеющемуся к этому
моменту времени числу в регистре,
выясняется, должна ли быть сохранена
единица в данном разряде или триггер
этого разряда должен быть возвращен в
состояние 0. Таким образом производится
процесс опробования во всех n разрядах,
после чего получающееся в регистре
число может быть выдано на выход.
Рассмотрим выполнение указанных действий в преобразователе (см. рис. 10.84). Тактовый импульс устанавливает триггер в состояние 1, остальные триггеры в состояние 0. Этим же импульсом одновременно производится запись единицы в старший разряд сдвигового регистра RG и на n-м выходе регистра появляется уровень лог. 1.
Компаратор
сравнивает
c
,
соответствующим имеющемуся к этому
моменту числу в регистре числа, и при
выполнении условия
выдает
уровень лог. 1.
При
поступлении импульса сдвига уровень с
выхода компаратора через элемент
передается
на вход элемента
,
и если этот уровень был уровнем лог. 1,
то триггер
возвращается
в состояние 0. В момент окончания импульса
сдвига завершается процесс сдвига на
один разряд вправо содержимого регистра
появляется уровень лог. 1 на (n-1)-м выходе
этого регистра, триггер
устанавливается
в состояние 1. Далее с приходом очередного
импульса сдвига определяется требуемое
состояние триггера
и
(в момент окончания импульса триггер
устанавливается
в состояние 1.
Эти действия повторяются до тех пор, пока не будет определено состояние всех триггеров .
рис 10.84