4. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

4.1.Аналого-цифровые преобразователи (ацп)

Предназначены для преобразования аналоговой величины в дискретный цифровой код. Представляет собой устройство, выполненное на цифровых и электронных элементах.

4.1.1. Ацп времяимпульсного типа.

U _ГТИ

t

U

t

U_{Вых комп}

t

U_Q

t

U_ГСИ

t

U_{ВХ СИ}

t

ГТИ

ГСИ

ГЛИН

Uвх

ГЛИН - генератор линейно изменяющегося напряжения

ГТИ – генератор тактовых импульсов

ГСИ – генератор счетных импульсов

= =

- компаратор

Входное напряжение подается на вход компаратора. Генератор тактовых импульсов

устанавливает триггер в единичное состояние, а т.к. на второй вход элемента “И” подается сигналы от ГСИ, то счетчик начинает считать. Линейно нарастающее напряжение подается на вход компаратора при равенстве входного и линейного нарастающего напряжения на вход R триггера подается сигнал, который устанавливает триггер в нулевое состояние. Счет импульсов прекращается. Каждый новый импульс (тактовый) обнуляет счетчик и запускает генератор линейного напряжения, счет повторяется.

7.3. Ацп последовательного счета.

ГСИ

Uвх

компаратор ГТИ

Uвх

В состав АЦП последовательного счета входит ГТИ, ГСИ, компаратор и ЦАП.

Каждый цикл измерения определяется периодом генератора тактовых импульсов. Запуск счетчика определяется сигналом компаратора при неравенстве входного напряжения и измеренного напряжения на выходе ЦАП. На выходе счетчика образуется выходной код который преобразуется ЦАП и если выходная величина и входная равны, то компаратор переключается и счет прекращается.

7 .4. Кодоимпульсный ацп.

Регистр

Триггер циклов Kn кода (РК)

2^n-1

2^n-2

К^n-1

Генератор 2^Q

сдвигающих

импульсов (ГСИ) Регистр сдвига К₁

(РС)

От генератора

тактовых импульсов Компаратор

Uвх

Предыдущие преобразователи в преобразовании формировали код, который не точно соответствовал измеряемой величине, и каждое измерение отличалось от предыдущего в кодоимпульсном преобразователе формируемый код постепенно приближается к своему полному выражению сначала определяется цифра старшего разряда, потом более младшего и т.д. В структуре такого преобразования содержатся: триггер циклов, регистр сдвига, регистр кода, ЦАП и компаратор. Запуск системы от тактового импульса, а т.к. определяются цифры отдельных разрядов, то есть генератор сдвигающихся импульсов.

Такая возможность формирования основана на свойствах натурального двоичного кода: веса единиц в соседних разрядах отличаются вдвое; единица в старшем значащем разряде имеет вес, больший половины веса всего кода; единица в соседнем разряде имеет вес, больший четверти веса всего кода, и т.д. Например, вес кода 1111₂ равен 15; вес единицы в четвертом разряде имеет 8, что больше 0,5*15; вес единицы в третьем разряде равен 4, что больше 0,25*15, и т.д.

Поэтому для определения цифры формируемого кода надо сравнить U_вх с 0,5 U_m – половиной максимального для данного АЦП значения U_вх. Если окажется, что

U_вх < 0,5 * U_m, то в старшем разряде кода – цифра 0, и дальнейшее сравнение U_вх надо производить с 0,25 U_m. Если же U_вх > 0,5 * U_m, то в старшем разряде кода цифра 1; при этом последующее сравнение следует производить с (1/2 + 1/4) U_m и т.д.