Реферат на тему:
АЦП послідовного наближення
Перетворювач цього типу, який у літературі також називають АЦП із
порозрядним врівноваженням, є найбільш розповсюдженим варіантом
послідовних АЦП.
В основі роботи цього класу перетворювачів лежить принцип дихотомії,
тобто послідовного порівняння вимірюваної величини з 1/2, 1/4, 1/8 та
т.д. від можливого максимального її значення. Це дозволяє для
N-розрядного АЦП послідовного наближення виконати весь процес
перетворення за N послідовних кроків (ітерацій) замість 2N-1 при
використанні послідовного відліку та отримати істотний виграш у
швидкодії. Так, уже при N=10 цей виграш досягає 100 разів та дозволяє
отримати за допомогою таких АЦП до 105…106 перетворень у секунду. У
той же час статична похибка цього типу перетворювачів, обумовлена в
основному використовуваним у ньому ЦАП, може бути дуже малої, що
дозволяє реалізувати роздільну здатність до 18 двійкових розрядів при
частоті вибірок до 200 кГц (наприклад, DSP101 фірми Burr-Brown).
Рис.9 Структурна схема та часові діаграми АЦП послідовного наближення
Розглянемо принципи побудови та роботи АЦП послідовного наближення на
прикладі класичної структури (рис. 9а) 4-розрядного перетворювача, що
складається з трьох основних вузлів: компаратора, регістра послідовного
наближення (РПН) та ЦАП.
Після подачі команди “Пуск” із приходом першого тактового імпульсу РПН
примусово задає на вхід ЦАП код, який дорівнює половині його шкали (для
4-розрядного ЦАП це 10002=810). Завдяки цьому напруга Uос на виході ЦАП
(рис. 9б)
Uос=23h.
де h – квант вихідної напруги ЦАП, що відповідає одиниці молодшого
розряду (ОМР). Ця величина складає половину можливого діапазону
перетворюваних сигналів. Якщо вхідна напруга більша, ніж ця величина, то
на виході компаратора встановлюється 1, якщо менша, то 0. У цьому
останньому випадку схема управління повинна переключити старший розряд
d3 назад у стан нуля. Безпосередньо слідом за цим залишок
Uвх – d3 23 h
таким ж чином порівнюється з найближчим молодшим розрядом та т.д. Після
чотирьох подібних кроків, що вирівнюють, у регістрі послідовного
наближення виявляється двійкове число, з якого після цифро-аналогового
перетворення виходить напруга, що відповідає Uвх із точністю до 1 ОМР.
Вихідне число може бути зчитане з РПН у виді паралельного двійкового
коду по N лініях. Крім того, у процесі перетворення на виході
компаратора, як це видно з рис. 9б, формується вихідне число у виді
послідовного коду старшими розрядами вперед.
-‚
„
?
ЦАП до сталого значення з похибкою, що не перевищує 0,5 ОМР, часу
переключення компаратора tдо та затримки поширення сигналу в регістрі
послідовного наближення tз. Сума tдо + tз є величиною постійною, а tвуст
зменшується зі зменшенням ваги розряду. Отже для визначення молодших
розрядів може бути використана більш висока тактова частота. При
порозрядній варіації fтакт можливе зменшення часу перетворення tін на
40%. Для цього до складу АЦП може бути включений контролер.
При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час дорівнює
часові між початком та фактичним закінченням перетворення, яке так само,
як в АЦП послідовного відліку, по суті залежить від вхідного сигналу,
тобто є змінним. Виникаючі при цьому апертурні похибки носять також
нелінійний характер. Тому для ефективного використання АЦП послідовного
наближення, між його входом та джерелом перетвореного сигналу варто
включати ПВХ. Більшість випускаються в дійсний час ІМС АЦП послідовного
наближення (наприклад, 12-розрядний МАХ191, 16-розрядний AD7882 та ін.),
має убудовані пристрої вибірки-зберігання, чи, частіше, пристрої
спостереження-збереження (track-hold), керовані сигналом запуску АЦП.
Пристрій спостереження-збереження відрізняється тим, що постійно
знаходиться в режимі вибірки, переходячи в режим збереження тільки на
час перетворення сигналу.
Даний клас АЦП займає проміжне положення по швидкодії, вартості та
роздільній здатності між послідовно-паралельними та інтегруючими АЦП та
знаходить широке застосування в системах управління, контролю та
цифрової обробки сигналів.
Використана література:
Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая
школа, 1978.
Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной
электроники. -М.: Высшая школа, 1975.
Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.
Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Высшая
школа, 1988.
Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: высшая
школа, 1982.
Гершунский В.С. Основы электроники. – К.: Вища школа, головн. из-во,
1982.
Жеребцов И.П. Основы электроники. – Л.:Энергоатомиздат, 1985.
Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. – М.: Высшая школа,
1986.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
