Схеми ацп

По принципу действия АЦП делят на последовательные, параллельные, комбинированные и преобразователи с использованием интегрирования. Последовательные АЦП различают трёх видов – развёртываемого, следящего и поразрядного уравновешиваний. Ниже рассмотрены некоторые типы АЦП.

Послідовні АЦП з одиничним наближенням.

Любий АЦП містить хоча б один компаратор (пристрій порівняння двох сигналів). Схема послідовного АЦП з одиничним наближенням наведена на рис. 15.2.

У схемі використовується принцип перетворення напруги в тривалість імпульсу з наступним виміром тривалості імпульсу.

Принцип роботи схеми пояснюють часові діаграми, представлені на рис. 15.3.

Робота АЦП начинается с импульса со схемы управления (СУ): счетчик и регистр обнуляются, запускаются ГТI и ГЛЗН. Входной сигнал и напряжение с выхода ГЛЗН поступают на входы компаратора, где сравниваются. Если напряжение генератора меньше входного, то на выходе компаратора будет напряжение (единица), разрешающее прохождение тактовых импульсов через схему совпадения на вход счетчика. Счетчик считает количество поступивших импульсов. При равенстве напряжений входного сигнала и пилообразного на выходе компаратора появляется ноль и тактовые импульсы на вход счетчика больше не поступают. Код на выходе счетчика является выходным кодом АЦП (хранится в регистре).

Рис. 15.2. Схема послідовного АЦП з одиничним наближенням (ГЛЗН – генератор лінійно змінюючоїся напруги; ГТІ – генератор тактових імпульсів; СТ – лічильник; RG – регістр; & - схема совпадения)

До переваг даної схеми можна віднести її простоту. Але вона має обмеження по частоті дискретизації і використовується при f_дискр<10⁵ Гц (частіше для звукового діапазону).

Ацп послідовної дії з двійково-взваженим наближенням.

Схема АЦП послідовної дії з двійково-взваженим наближенням представлена на рис. 15.4.

Якщо в попередньому випадки було потрібно для перетворення ( ₎ тактів, то при двійково-взваженому наближенні потрібно усього К тактів на одне перетворення. У даній схемі використовується принцип поділу відрізка на два. Якщо при порівнянні з вхідною напругою маємо одиницю (вхідне більше), то до даної половини додаємо половину другого відрізка (мається на увазі напруга). Якщо ж при порівнянні з вхідною напругою маємо нуль (вхідне менше) беремо половину від рівня даного відрізка, і т.д. Схема має швидкодію порядку 10^-5…10^-6с.

Рис. 15.3. Діаграми роботи схеми послідовного АЦП з одиничним наближенням.

Рис. 15.4. АЦП послідовної дії з двійково-взваженим наближенням

Ацп с интегрированием.

Схема АЦП с интегрированием за фиксированный интервал времени дана на рис.15.5.

Цикл работы схемы состоит из двух этапов, показанных на рис.15.6.

На первом этапе происходит интегрирование входного сигнала за фиксированный интервал времени Т. На втором этапе происходит разряд конденсатора от источника опорного напряжения до нуля (интервалы времени t₁, или t₂, или t₃).

Принцип действия схемы (рис.15.5).

При установке SA1 в верхнее положение напряжение Uвх интегрируется интегратором на DA1 и подается на вход схемы сравнения на DA2 (компаратор или нуль-орган). Интегрирование продолжается от момента переключения SA1 в верхнее положение в течение времени Т, которое определяется емкостью счетчика СТ (это время его заполнения импульсами калиброванной частоты f_СЧ). Импульс переполнения счетчика закрывает счетчик СТ и переключает ключ SA1 вниз, при этом на вход интегратора подается опорное (эталонное) напряжение противоположной по отношению к Uвх полярности. Направление интегрирования изменяется на противоположное и при переходе выходного сигнала интегратора через нуль вновь срабатывает схема сравнения и работа АЦП начинается сначала.

Рис. 15.5. Схема АЦП с интегрированием

Время t₁ (если на вход АЦП подано напряжение U_вх1) зависит от преобразуемого напряжения и его измерение с помощью счетных импульсов позволяет получить цифровой эквивалент U_ВХ1.

Рис.15.6. Принцип работы АЦП с интегрированием