Разновидности АЦП. Параллельные АЦП.

Принято различать парал., послед. и послед-парал. АЦП. К послед. относ-ся АЦП послед. приближения, послед. счета и интегрирующие, включающие в себя двухтактные АЦП и сигма-дельта АЦП. Послед-парал. тип представлен наиболее распространенным конвейерным АЦП.

||-ые АЦП явл. самым быстрым типом АЦП, исп-щим большое кол-во компараторов, работающий ||-но. N-разрядный ||-ый АЦП состоит из 2^N резисторов и 2 ^N-1 компараторов.

 

Рис.29.6. Типы АЦП – разрешение в зависимости от частоты дискретизации

Схема: на каждый компаратор подается опорное U, зн-е кот. для соседних точек отлич. на вел-ну, соотв. одному младшему разряду. При фиксир. вх-ом U все компараторы, размещенные на схеме ниже некоторой точки, имеют U выше опорного. На их лог. вых-е «1». У всех компараторов выше этой точки опорное U > входного, и их лог. вых-е «0». Позиционный код с компараторов подается на шифр-р, где он преобр-ся в N-разрядный двоичный код.

Вх-ой сигнал подается на все компараторы сразу, поэтому схема формирует вых-ой код, равный времени задержки только одного компаратора и шифр-ра. Это соотв. задержке нескольких ЛЭ, поэтому процесс преобраз-ия осущ-ся очень быстро.

Такая стр-ра предполаг. наличие большого кол-ва резисторов и компараторов, имеет ограничение по разреш. способности. Для обеспеч. высокого быстродействия каждый компаратор должен иметь высокий уровень потребления энергии. Т.о., к недостаткам ||-ых АЦП относится огранич. разреш. способность и большая рассеиваемая мощность, что обусловливает большие размеры кристалла и высокую стоимость. Кроме того, для питания быстрых компараторов необходимым током смещения, цепочка опорных резисторов должны иметь низкое сопротивление, чтобы этот источник давал значит. токи. Еще одним недостатком схемы явл. высокая сложность, обусловленная большим кол-вом резисторов и компараторов.

АЦП поразрядного уравновешивания.

Среди АЦП послед. действия, явл. наиб. медленными преобраз-ми, АЦП послед-го приближ. Явл. наиб. распространенным преобразователем. Часто его наз-ют также АЦП поразрядного уравновешивания.

В осн. работы этого класса АЦП лежит алгоритм, кот. позволяет послед-но сравнивать входной сигнал с 1/2^N его полной шкалы, где N – номер шага сравнения. Т.о., на 1ом шаге входной сигнал срав-ся с половиной его макс-го сигнала, рез-т срав-ия поступает на выход, на 2ом шаге входной сигнал срав-ся с четвертью максимального сигнала. При этом кол-во шагов = разрядности АЦП, что дает большой выигрыш в быстродействии.

АЦП сост. из 3х осн. узлов: компаратора, ЦАП и регистра послед. приближения РПП. После подачи команды «Пуск» устр-во выборки-хранения УВХ уст-ся в режим хранения и все разряды РПП сбрас-ся в «0», кроме старшего значащего разряда, кот. уст-ся в «1». Вых-ой сигнал РПП подается на внутр-ий ЦАП. Если вых-ой сигнал ЦАП >, чем аналог. входной сигнал, то старший разряд РПП сбрасывается, в противном случае он остается установленным. Затем след. старший значащий разряд уст-ся в «1». Если сигнал на выходе ЦАП >, чем аналог. входной сигнал, то старший разряд РПП сбрасывается, в противном случае бит остается установленным. Опис-ый процесс поочередно повтор-ся для каждого разряда. Когда все разряды, в соотв-ии с вх-ым сигналом, будут уст-ны в «0» или в «1», содержимое РПП придет в соотв-ие со знач. входного сигнала и преобраз-ие завершится. Вых-ое число м.б. считано с РПП в виде ||-го двоичного кода. Если рассматриваемый АЦП имеет выход в виде послед-го порта, то послед-но поступаемые биты можно непосредственно передавать на выход.

Точность АЦП послед-го приближ. опр-ся стабильностью источ. опорного U, точностью компаратора и, в наиб. степени, точностью и линейностью внутр. ЦАП. Недостатком послед. АЦП явл. низкая помехоуст-сть рез-тов преобраз-ия.

 

Конвейерные АЦП.

Послед-парал. АЦП занимают промеж. положение м/у парал. и послед. АЦП по разреш. способности и быстродействию. Схема: 1е преобраз. вып-ся 6-разрядным АЦП, кот. управляет 6-разрядным ЦАП. На вых-е 6-разрядного ЦАП получ. 6-разрядное приближение аналог вх-го сигнала. УВХ 2 осущ. временную задержку аналог. сигнала, пока 1й АЦП производит преобраз. и ЦАП устанавливает треб. сигнал на вых-е. Затем получ. с помощ. ЦАП приближение вычит. из аналог. сигнала на вых-е УВХ 2, рез-т усиливается и оцифровывается 2м 6-разрядным АЦП. Рез-ты этих 2х преобраз. объединяются и подаются на вых

Введение эл-тов задержки аналог. и цифр. сигналов м/у ступенями преобр-я реализ. конвейерный принцип преобраз-я. Роль аналог эл-та задержки вып. УВХ 2, цифр. – буферный регистр, кот. задерживает передачу старших разрядов на один такт.

Конв. арх-ра значит-но ↑ частоту выборок многоступенчатого АЦП. Это дает возможн. без проигрыша в быстродействии ↑ кол-во ступеней АЦП, понизив разрядность каждой ступени. Однако, выполн. преобраз за 3, 4 или > кол-во конв. ступеней вызывает доп. задержку вых-ых данных. Поэтому, если АЦП исп-ся в событийно-управляемом или однократном режиме, требующем однозначного соотв-я t м/у каждым отсчетом и соотв. данными, то конвейерная задержка может привести к нежелат. результату.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: