АЦП послідовного наближення.

АЦП цього типу (їх ще називають АЦП порозрядного зважування) належать до найбільш поширених перетворювачів аналог-код. Головні переваги АЦП послідовного наближення − відносно низька вартість та достатня швидкодія (більше перетворень за секунду) при високій розділювальній здатності (до 16біт).

АЦП послідовного наближення будують на основі ЦАП і логічної схеми, яка ним керує. Принцип роботи такого АЦП полягає у послідовному порівнянні з допомогою компаратора вхідної напруги з вихідною напругою ЦАП. На рис.7.9, а зображено блок-схему АЦП послідовного наближення, що складається з генератора імпульсів, схеми керування, регістра послідовного наближення, ЦАП та компаратора К на ОП.

АЦП працює таким чином. У початковому стані у старший розряд регістра за допомогою схеми керування заноситься одиниця. Отже, на виході n-розрядного АЦП встановлюється код , а на виході ЦАП − напруга . Це значення відповідає половині повної шкали АЦ-перетворевня. Якщо вхідний

а) б)

Рис. 7.9. АЦП послідовного наближення.

сигнал на першому такті перетворення у регістрі стан лог. 1 у СР зберігається; якщо , СР регістра скидується в нуль і в стані лог. 1 встановлюється інший молодший розряд регістра. При цьому на виході АЦП з’явиться код , а на виході ЦАП − . Далі цей процес буде повторюватися до МР регістра. Перехідний процес встановлення напруги на виході ЦАП при фіксованій напрузі на вході АЦП показаио на рис.7.9, б.

Отже, число порозрядних зважувань даного АЦП визначається його розрядністю, а швидкодія роботи − частотою тактовіх імпульсів генератора. Більш швидкодіючим буде АЦП з меншою розрядністю і розділювальною здатністю. Дана схема АЦП, щоб забезпечити потрібний час апертури, як правило, працює разом з СВЗ. Точність розглянутого способу АЦ-перетворення залежить від багатьох факторів, серед яких найбільш вагомими є точність і стабільність опорної напруги ЦАП, якість компарування К (а саме, дрейф нуля, поріг спрацювання ОП тощо).

Схему АЦП за розглянутим способом досить просто реалізувати за допомогою мікросхем так, як це показано на рис.7.10. Тут десяти-розрядний АЦП побудовано з використанням мікросхем: компаратора − К52ІСАЗ, ЦАП − К52ПАІА, регістра послідовного наблякення − КІ55ИРІ7, ОП − КІ40УД6 і блока інверторів на ТТЛ − КІ55ЛНІ.

Рис. 7.10. Приклад реалізації АЦП послідовного наближення.

У наведеній схемі АЦП основну функцію порозрядного зважування двійкових чисел виконує регістр. Початок роботи схеми задає на вході регісра рівень зпуску . При появі на синхронізуючому вході (синхр.) регістра фронту синхросигналу на його виходах встановлюється код . Після інвертування вихідних сигналів регістра на виході АЦП (тобто на вході ЦАП) з’явиться відповідний код , якому відповідає половина максимальної вихідної напруги (повної шкали) ЦАП, що буде прикладена до опорного входу компаратора. Далі робота АЦП виконується у послідовності, яка була описана раніше. Синхросигнали на вхід регістра надходитимуть доти, поки на одинадцятому виході (розряді) регістра не з’явиться сигнал переповнення (стоп), що є ознакою закінчення АЦ-перетворення. При цьому на вихідному регістрі АЦП буде відраховуватись код , щопропорційний .

За способом послідовного наближення працює слідкуючий АЦП, що зображений на рис.7.11. Його відмінність від попереднього у тому, що замість регістра послідовного наближення використовується двійково-десятковий лічильник, схема збігу на ЛЕ 2І і RS-тригер.

Рис. 7.11. Слідкуючий АЦП.

Імпульс запуску переводить тригер у стан лог. 1 з допомогою схеми збігу під’єднує генератор тактових імпульсів на вхід лічильника. Залежно від числа імпульсів, які надходять, код на виході лічильника буде зростати доти, поки вихідна напруга ЦАП, що прикладається до опорного входу компаратора К, не зрівняється із вхідною напругою . При цьому тригер повернеться у стан 0 і тим самим припинить за допомогою схеми збігу подачу тактоввх імпульсів з генератора на вхід лічильника. На виході останнього, а отже, на виході АЦП, буде встановлено код, що відповідав . У розглянутій схемі слідкуючого АЦП замість звичайного лічильника можна застосувати реверсивний. У таких схемах АЦП вхідний, код ЦАП буде відслідковувати зміну вхідного сигналу із швидкістю не більше одиниці МР за один тактовий імпульс Отже, частота, з якою змінюються цифрові коди результату перетворення, з параметром, що визначає максимально припустиму швидкість відслідковування вхідного сигналу. Наприклад, якщо період тактових імпульсів мкс, частота відслідковування вхідного сигналу восьмирозрядного АЦП буде визначатись як

кГц.