38,,,,,,,,,,,,, Разновидности ацп. Параллельные ацп.

Параллельные АЦП являются самым быстрым типом АЦП, использующим большое количество компараторов, работающий параллельно. N-разрядный параллельный АЦП состоит из 2^N резисторов и 2 ^N-1 компараторов (рис.29.7).

На каждый компаратор подается опорное напряжение, значение которого для соседних точек отличается на величину, соответствующую одному младшему разряду (МЗР). При фиксированном входном напряжении все компараторы, размещенные на схеме ниже некоторой точки, имеют напряжение выше опорного напряжения. На их логическом выходе присутствует «1». У всех компараторов выше этой точки опорное напряжение больше входного, и их логический выход установлен в «0». Позиционный код с компараторов подается на шифратор, где он преобразуется в N-разрядный двоичный код.

Входной сигнал подается на все компараторы сразу, поэтому схема формирует выходной код, равный времени задержки только одного компаратора и шифратора. Это соответствует задержке нескольких логических элементов, поэтому процесс преобразования осуществляется очень быстро. Благодаря одновременной работе компараторов параллельные АЦП являются самыми быстрыми.

Такая структура предполагает наличие большого количества резисторов и компараторов, имеет ограничение по разрешающей способности. Для обеспечения высокого быстродействия каждый компаратор должен иметь высокий уровень потребления энергии. Таким образом, к недостаткам параллельных АЦП относится ограниченная разрешающая способность и большая рассеиваемая мощность (единицы ватт), что обусловливает большие размеры кристалла и высокую стоимость (сотни долларов). Кроме того, для питания быстрых компараторов необходимым током смещения, цепочка опорных резисторов должны иметь низкое сопротивление, чтобы этот источник давал значительные токи. Еще одним недостатком схемы является высокая сложность, обусловленная большим количеством резисторов и компараторов.

Как правило, параллельные АЦП имеют разрешающую способность, соответствующую 8 – 10 разрядам при максимальной частоте дискретизации до 1 ГГц.

39,,,,,,,,,,,,,,,Ацп поразрядного уравновешивания.

Среди АЦП последовательного действия, являющихся наиболее медленными преобразователями, АЦП последовательного приближения является наиболее распространенным преобразователем. Часто его называют также АЦП поразрядного уравновешивания.

В основу работы этого класса АЦП лежит алгоритм, который позволяет последовательно сравнивать входной сигнал с 1/2^N его полной шкалы, где N – номер шага сравнения. Таким образом, на первом шаге входной сигнал сравнивается с половиной его максимального сигнала, результат сравнения поступает на выход, на втором шаге входной сигнал сравнивается с четвертью максимального сигнала. При этом количество шагов равно разрядности АЦП, что дает большой выигрыш в быстродействии.

АЦП состоит из трех основных узлов: компаратора, ЦАП и регистра последовательного приближения. После подачи команды «Пуск» устройство выборки-хранения УВХ устанавливается в режим хранения и все разряды регистра последовательного приближения РПП сбрасываются в «0», кроме старшего значащего разряда, который устанавливается в «1». Выходной сигнал РПП подается на внутренний ЦАП. Если выходной сигнал ЦАП больше, чем аналоговый входной сигнал, старший разряд РПП сбрасывается, в противном случае он остается установленным. Затем следующий старший значащий разряд устанавливается в «1». Если сигнал на выходе ЦАП больше, чем аналоговый входной сигнал, старший разряд РПП сбрасывается, в противном случае бит остается установленным. Описанный процесс поочередно повторяется для каждого разряда. Когда все разряды, в соответствии с входным сигналом, будут установлены в «0» или в «1», содержимое РПП придет в соответствие со значением входного сигнала и преобразование завершится. Выходное число может быть считано с РПП в виде параллельного двоичного кода.

Точность АЦП последовательного приближения определяется стабильностью источника опорного напряжения, точностью компаратора и, в наибольшей степени, точностью и линейностью внутреннего ЦАП. До недавнего времени большинство прецизионных АЦП поразрядного уравновешивания для достижения желательной точности использовались тонкопленочные резисторы с лазерной подгонкой, которая достаточно дорога. По этой причине в современных АЦП стали применять ЦАП с коммутируемыми конденсаторами. Преимущество таких ЦАП состоит в том, что их точность и линейность определяются, прежде всего, качеством фотолитографии, которое, в свою очередь, зависит от площади конденсаторных пластин.