Ацп последовательного приближения

Метод последовательного приближения наиболее распространенный способ реализации функции аналого-цифрового преобразования в преобразователях со средним и высоким быстродействием. В структуру АЦП последовательного приближения также входит ЦАП. Однако в отличие от АЦП с динамической компенсацией в АЦП последовательного приближения выходной сигнал ЦАП нарастает до уровня входного сигнала точно за n тактов (для n-разрядного преобразователя) . В результате процесс преобразования занимает гораздо меньше времени, и, кроме того, время преобразования не зависит от уровня входного сигнала. Данный метод основан на аппроксимации входного сигнала двоичным кодом и последующей проверки правильности этой аппроксимации для каждого разряда кода, пока не достигается наилучшее приближение к величине входного сигнала. На каждом этапе этого процесса двоичное представление текущего приближения хранится в так называемом регистре последовательного приближения (РПП) .

На рис.3. показана базовая функциональная схема n-разрядного АЦП последовательного приближения. Преобразование всегда начинается с установки единичного значения СЗР в РПП. Это соответствует первоначальной оценке величины входного сигнала половиной величины полного диапазона (полной шкалы) . Компаратор сравнивает выходной сигнал ЦАП с входным напряжением и выдает контроллеру команду на сброс СЗР, если эта первоначальная оценка превышает величину входного сигнала; в противном случае остается установленное значение СЗР. В следующем такте контроллер устанавливает в единичное значение следующий (по старшинству) разряд, и снова, исходя из уровня входного сигнала, компаратор "решает", сбрасывать или оставлять установку этого разряда. Преобразование продолжается аналогичным образом, пока не будет проверен последний МЗР. В этот момент содержимое РПП и выходного регистра является наилучшим двоичным приближением входного сигнала это и есть выходной цифровой сигнал (слово) АЦП. Поскольку в процессе последовательного приближения установка значений разрядов выполняется в последовательном порядке, то в АЦП этого типа исключительно просто обеспечивается последовательный вывод данных. Обратим внимание, что предполагалось постоянство уровня входного сигнала в процессе преобразования. Вообще говоря, мы не можем гарантировать выполнение этого условия, и необходимо учитывать влияние изменения входного напряжения на выходной сигнал преобразователя. В системах сбора данных для уменьшения подобного рода погрешностей на входе АЦП ставят УВХ, запоминающие текущее значение сигнала на время преобразования.

Методика.

Обязательно прочитайте этот раздел до конца, прежде чем Вы попытаетесь что-либо сделать.

Перед началом работы ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш <Alt>+<T> или через F10) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами <Alt>+<Q>) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу <Tab> и для выбора ответа на клавишу <Enter>, либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы когда Вы начнете создавать структурную схему установки) . Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш <Alt>+<E> или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы аналогового интерфейса.

Создайте функциональную схему установки, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Для переключения окон ввода используется клавиша <Tab>. Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские) .Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы, по Вашему мнению, правильно нажмите <Enter>. Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы. Двух координатный графопостроитель выводит результаты эксперимента на экран Вашего дисплея таким образом, что координата Х всегда расположена горизонтально и значения по этой координате увеличиваются слева направо, а координата Y расположена вертикально и значения по ней увеличиваются СНИЗУ ВВЕРХ.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ <ENTER>, полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета и перейти в окно установки параметров еще одним нажатием клавиши <Enter> пpи подсвеченной клавише "Выход" на дисплее. При "сборке" схемы обратите внимание на точку Udac, являющуюся, по сути, выходом ЦАП в схеме АЦП поразрядного уравновешивания и которую для получения работоспособной установки следует также подключить к соответствующему приемнику сигналов.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - определить условия, при которых достигается максимальная точность преобразования непрерывно и линейно увеличивающегося аналогового сигнала, вырабатываемого на выходах Uout, а также определить вид аппроксимирующей функции АЦП при различном числе разрядов входящего в него РПП (или что-то же самое ЦАП) , теоретическую и практическую величину ("вес") в милливольтах единицы младшего значащего разряда (е.м.з.р.) АЦП при разрядности преобразования от 5 до 8 дв. разрядов, а также влияние числа тактовых импульсов РПП на разрешающую способность и точность АЦП. Помните, что в АЦП типа К572ПВ1 на каждый шаг преобразования необходимо 2 тактовых импульса. Диапазон изменений напряжения Uout от -9.216 вольт до +9.216 вольт. Зарисуйте несколько наиболее характерных графиков и приложите их к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой эксперимента и установленными параметрами.

Выход из любого раздела окна выполнения по <Esc>.

Окончание работы нажатием клавиш <Alt>+<F3>. Для справок по оформлению отчета и по литературе см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш <Alt>+<A>) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки по <Alt>+<X> ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые для расчетов формулы, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения

(Alt-E) . Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна! Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом) . Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.