11.1.3. Кодирование
Выходным сигналом Y АЦП является цифровой код, то есть последовательность цифр, с помощью которой представляются дискретные квантованные уровни ступенчатой функции. В АЦП используют четыре основных типа кодов: натуральный двоичный, десятичный, двоично-десятичный и код Грея. Кроме того, АЦП, предназначенные для вывода информации в десятичном коде, выделяют на своем выходе специализированный код для управления семисегментными индикаторами.
Большинство АЦП работает с выходом в двоичном коде, при котором положительное число имеет вид
Y = yn 2n-1 + yn-1 2n-2 + …+ y2 21 + y1 20,
где y – коэффициенты, которые могут принимать два значения: 0 и 1; yn – СР, y1 – МР.
Такой код принято называть прямым. Он пригоден лишь для работы с однополярными сигналами. В двоично-десятичном коде цифры каждого разряда десятичного числа представляются четырехразрядным двоичным числом (тетрадой). Так, число 573 в двоично-десятичном коде можно представить в виде
Y2-10 = 0101 0111 0011.
тетрады
Основное достоинство двоично-десятичного кода состоит в простоте взаимного перевода десятичных и двоичных чисел. Главные недостатки этого кода – громоздкость и избыточность, так как шесть двоичных комбинаций для чисел от 10 до 15 при этом не используются.
11.2. Параллельные ацп
Структурная схема такого АЦП, преобразующего однополярное входное напряжение, показана на рис. 11 .4. В АЦП параллельного типа квантование входного напряжения осуществляется одновременно и реализуется с помощью набора компараторов KHn, KHn-1,…,KH1, И-входы которых подключены к источнику входного напряжения.
Рис. 11.4. Структурная схема параллельного АЦП
Пороговые уровни компараторов установлены с помощью резистивного делителя в соответствии с используемой шкалой квантования. Величина резисторов при линейной шкале квантования строго одинакова и равна R. Напряжение Eо должно быть равным или больше максимального значения входного напряжения. Для того, чтобы схема (рис. 11 .4) могла работать с биполярным входным напряжением, нужно вывод резистора переключить от общей шины к отрицательному источнику опорного напряжения – Ео.
Кодирующий преобразователь формирует n-разрядный выходной код, принимая во внимание лишь тот из сработавших компараторов, который соответствует наибольшему весу шкалы квантования. Чем меньше номер компаратора, тем меньше его вес.
Благодаря одновременной работе всех компараторов параллельный АЦП является самым быстрым. Время преобразования такого АЦП составляет один такт:
Tпр = tп + tк.п ,
где tп – время переключения компаратора; tк.п – время задержки кодирующего преобразователя.
Поскольку сумма этих величин для современных ИС невелика (порядка нескольких наносекунд), то параллельные АЦП способны работать на частотах дискретизации до 200 МГц и выше. Недостатком АЦП является большое количество компонентов схемы: 2n – 1 компараторов и 2n резисторов. При числе разрядов более восьми схема получается чересчур громоздкой, например, для 10-разрядного АЦП требуется 1023 компаратора. Примером 8-разрядного параллельного АЦП является отечественная ИС 1107ПВ4.