Аппаратные и программные средства встраиваемых систем

 
92 
В  настоящее  время  известно  большое  число  методов  преобразования 
напряжение-код [25]. Эти  методы  существенно  отличаются  друг  от  друга 
потенциальной  точностью,  скоростью  преобразования  и  сложностью 
аппаратной реализации. 
В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как 
во  времени  разворачивается  процесс  преобразования  аналоговой  величины  в 
цифровую. В основе преобразования выборочных значений сигнала в цифровые 
эквиваленты  лежат  операции  квантования  и  кодирования.  Они  могут 
осуществляться  с  помощью  либо  последовательной,  либо  параллельной,  либо 
последовательно-параллельной процедур приближения цифрового эквивалента 
к преобразуемой величине. 
 
Параллельные АЦП 
АЦП  этого  типа  осуществляют  квантование  сигнала  одновременно  с 
помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику входного 
сигнала.  На  рисунке  показана  реализация  параллельного  метода  АЦ-
преобразования  для 3-разрядного  числа.  С  помощью  трех  двоичных  разрядов 
можно  представить  восемь  различных  чисел,  включая  нуль.  Необходимо, 
следовательно,  семь  компараторов.  Семь  соответствующих  эквидистантных 
опорных напряжений образуются с помощью резистивного делителя. 
 
Рисунок 41. Схема параллельного АЦП 
Если приложенное входное напряжение не выходит за пределы диапазона 
от 5/2h, до 7/2h, где h=Uоп/7 – квант входного напряжения, соответствующий 
единице младшего разряда АЦП, то компараторы с 1-го по 3-й устанавливаются 

 
93 
в  состояние 1, а  компараторы  с 4-го  по 7-й – в  состояние 0. Преобразование 
этой  группы  кодов  в  трехзначное  двоичное  число  выполняет  логическое 
устройство, называемое приоритетным шифратором. 
 
АЦП последовательного приближения 
АЦП 
последовательного 
приближения (successive approximation 
architecture, SAR) или  АЦП  с  поразрядным  уравновешиванием  содержит 
компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. 
АЦП  преобразует  аналоговый  сигнал  в  цифровой  за N шагов,  где N — 
разрядность АЦП. 
 
Рисунок 42. АЦП последовательного приближения 
На  каждом  шаге  определяется  по  одному  биту  искомого  цифрового 
значения, начиная от старшего значащего разряда (СЗР) и заканчивая младшим 
значащим  разрядом  (МЗР).  Последовательность  действий  по  определению 
очередного  бита  заключается  в  следующем.  На  вспомогательном  ЦАП 
выставляется  аналоговое  значение,  образованное  из  битов,  уже  определённых 
на  предыдущих  шагах;  бит,  который  должен  быть  определён  на  этом  шаге, 
выставляется  в 1, более  младшие  биты  установлены  в 0. Полученное  на 
вспомогательном  ЦАП  значение  сравнивается  с  входным  аналоговым 
значением.  Если  значение  входного  сигнала  больше  значения  на 
вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном 
случае 0. Таким  образом,  определение  итогового  цифрового  значения 
напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой 
скоростью  и  хорошим  разрешением.  Однако  при  отсутствии  устройства 
выборки  хранения  погрешность  будет  значительно  больше  (представьте,  что 
после оцифровки самого большого разряда сигнал начал меняться). 
Характеристика  АЦП  последовательного  приближения:  невысокая 
скорость преобразования, невысокая цена и низкое энергопотребление. 

жүктеу/скачать 3,23 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: