АЦП последовательного приближения

АЦП такого типа обладают высоким быстродействием (их пропускная способность может составлять до 1 МГц) и хорошей разрешающей способностью (до 16 разря­дов). Они выпускаются в виде ИС и широко используются со многими типами датчиков. Их время преобразования постоянно и не зависит от входного сигнала. Все преобразования уникальны, поскольку внутренние логические схемы и регис­тры обнуляются после каждого из них, что делает АЦП последовательного прибли­жения пригодными для многоканального мультиплексирования. АЦП, показан­ный на рис. 5.29А, состоит из прецизионного компаратора напряжений; модуля, включающего в себя сдвиговые регистры и логический блок управления; и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), выполняющего роль цепи ОС, связывающей цифровые выходы со входом аналогового компаратора.

Метод преобразования заключается в сравнении неизвестного входного на­пряжения V_in с прецизионным напряжением V_a или током, генерируемым ЦАП. Этот метод похож на процесс взвешивания при помощи набора из п эталонных гирь, соответственно равных 1/2 кг, 1/4 кг, 1/8 кг, 1/16 кг и т.д. (Общий вес всех гирь при этом составляет 1 кг).

Перед началом цикла преобразования все регистры очищаются, а на выходе компаратора устанавливается ВЫСОКИЙ уровень напряжения. На входах ЦАП задается код, равный СЗР (1/2 максимального значения). При этом на выходах ЦАП формируется, соответствующее этому коду аналоговое напряжение V_a, рав­ное половине максимального входного сигнала. Если при этом входное напряже­ние больше напряжения ЦАП, уровень на выходе компаратора остается ВЫСОКИМ, и в соответствующем разряде регистра формируется

Глава 5. Интерфейсные электронные схемы

значение, равное «1». После этого к СЗР добавляется следующий по значимости разряд (2/8 = 1/4 максимального значения). Если и в этом случае входной сигнал остается больше напряжения ЦАП, к ним добавляется следующий бит и т.д. Так происходит до тех пор, пока входной сигнал не станет меньше напряжения ЦАП. В рассматриваемом примере это произошло на втором шаге. При этом выходной сигнал компаратора сразу же переключается на НИЗКИЙ уровень, а в соответству­ющем разряде регистра устанавливается значение «О». После чего подключается очередной (третий) разряд. Процесс такого сравнения продолжается до тех пор, пока не будет использован последний МЗР. После чего на линии состояния выс­тавляется «1», информирующая об окончании цикла преобразования, и данные могут быть считаны из регистра. Код, сформированный в выходном регистре, соот­ветствует цифровому представлению входного сигнала.

Рис. 5.29.АЦП последовательного приближения: А — блок-схема, Б — времен­ная диаграмма, поясняющая процесс 3-х разрядного взвешивания

Для получения достоверных данных входной сигнал не должен меняться в те­чение всего цикла преобразований. Невыполнение этого условия может привести к возникновению ошибок. Для обеспечения постоянства входного напряжения в состав АЦП последовательного приближения, как правило, входит схема выборки и хранения, являющаяся аналоговым устройством, запоминающим входной сигнал в начале цикла и хранящим это значение до окончания всех преобразований .

Т

5.4. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Поиск по сайту: