2. Весовой метод.

Это метод сравнения с эталоном.

Опорное напряжение подвергается обратному преобразованию.

K – компаратор,

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь,

РПП – регистр последовательных приближений,

G – генератор тактовых импульсов,

WR – импульс записи (сохранение регистров в памяти).

РПП позволяет подобрать цифровой код, который максимально соответствует U_вх.

Осуществляется путем нескольких операций по алгоритму:

1. РПП записывает «0». Этот код проходит через регистр памяти → ЦАП→ на выходе формируется «0».

0 < U_вх→ операция не закончена, т.к. это не соответствует максимально приближенному коду.

2. Следующая итерация: записывается максимальный код: 2n, что соответствует опорному напряжению. Компаратор показывает, что код больше.

3. Запись код/2 → 2n/2→ РПП формирует этот код, что соответствует Uоп/2, которая в свою очередь соответствует напряжению на выходе ЦАП → не соответствие.

4. Записывается код (2n/2+2n/4) и т.д. Путем некоторых комбинаций итераций достигается код максимально приближенный к входному напряжению. Количество итераций зависит от числа разрядов и приблизительно равно числу (n+2), где n – число разрядов. Для восьми разрядов достаточно 10 итераций. По окончании итераций, когда выходной код почти равен Uвх, формируется импульс записи, фиксирующий состояние шины данных РПП или то, что идет на ЦАП в регистр памяти, формируя сигнал готовности данных.

Если входное напряжение в течение времени преобразования изменяется, необходима схема выборки-хранения для промежуточного запоминания значения функции, чтобы все разряды были образованы из одного и того же входного напряжения.

Пусть по переднему фронту запускается АЦП. У него имеется сигнал готовности, и мы должны информировать о преобразовании. В результате идет преобразование.

В момент времени t0 на вход запуска АЦП поступает передний фронт положительного импульса, который запускает процесс АЦП. В течение процесса преобразования АЦП производит итерации по подбору кода, максимально соответствующего входному напряжению. По окончании преобразования формируется импульс в WR, записывающий состояние внутренней шины данных АЦП в регистр памяти. После этого сигнал «готовность» устанавливается в активное состояние, т.е. данные готовы и процесс преобразования завершен.

Основные параметры АЦП:

- время преобразования, которое зависит от частоты тактового генератора и количества разрядов, может находиться в пределах от 0,4 mks ÷ 25 mks.

Преимущества:

- проще реализуется технически, чем АЦП с параллельным методом, т.к. в составе есть ЦАП,

- дешевле.

Недостатки:

АЦП имеет дифференциальную, интегральную нелинейности; уход нуля; уход максимальной точки.

Эти погрешности обусловлены погрешностями изготовления резистивного делителя ЦАП. Нужно от него избавиться или заменить счетчиком.

3. Метод двойного интегрирования.

- зарядка напряжения в течение времени t1.

T – время интегрирования (задан счетчиком),

- двойное интегрирование.

Выходной код не зависит от параметра RC.

Пока не производятся работы, схемы ключ s1,s2 – разомкнуты, s3 – замкнут. Когда начинается измерения: s3 размыкается, s1 замыкается и на вход интегратора подается измеряемое напряжение.

Интегрирование происходит в течение постоянного времени t1, определяется счетчиком. Идет зарядка конденсатора, → линейно увеличивается напряжение. Это и есть первичное интегрирование.

Двойное интегрирование: ключ s1 разомкнут, s2 замкнут. Интегратор начинает разряжаться через источник опорного напряжения до того, пока U_вых не станет равным 0. Время разряда зависит от времени заряда. В течение времени разряда на счетчик результата поступают импульсы от тактового генератора через D1 и D2, которые выполняют роль ключа.

При напряжении на выходе интегратора равным 0 срабатывает компаратор К и работа счетчиков блокируется (нет прохождения тактовых импульсов).

Т.к. в схеме нет резистивных делителей, этот класс АЦП не имеет дифференциальных и интегральных нелинейностей. Погрешности такого метода составляют 0,01 %. Нет зависимости от С, так как не зависит от температуры. Эта схема стабильна и линейна.

Недостатком является большое время преобразования, ток инжекции, включение/отключения ключей.

Схема пригодна для прецизионных, высокоточных измерений, требующих малого разрешения ΔU, но не требующих высокой скорости преобразования.

Реализуется АЦП с n = 16, 20, 24 (большое число разрядов). Погрешность определяется погрешностью Uоп.

Первые два метода – самые быстрые, но имеющие погрешность.