Аналоговый цифровой преобразователь ацп

Комплексная связь между аналоговой величиной A(t_i) и соответствующей цифровой N(t_i) и определяется алгоритмом:

ΔА – шаг квантования

δN(t_i) – погрешность преобразования на i-том шаге.

Схемное решение и состав АЦП определяется методом преобразования.

Наибольшее распространение получили три схемы:

1. последовательного счета;

2. поразрядного кодирования;

3. параллельного кодирования.

Метод последовательного счета основан на уравновешивании входных величин суммой одинаковых и минимальных по величине эталонов.

Метод поразрядного кодирования предусматривает несколько эталонов пропорциональных степени числа 2, при этом производится сравнение эталонной и аналоговой величины. Начиная с эталона старшего сигнала, при параллельном методе входная величина сравнивается одновременно со всеми эталонами.

Метод последовательного счета – преобразователи, реализующие этот метод имеют несколько разновидностей преобразования аналогового сигнала в цифровой код:

1. схема последовательного счета с обратной связью. С началом работы преобразователя на вход счетчика СТ поступают импульсы тактовой частоты f_т от генератора G, благодаря чему растет код на входе ЦАПа, в результате повышается напряжение U_ЦАП на входе. Это напряжение поступает на схему сравнения СС, которая представляет собой компаратор и сравнивается сигнал с ЦАПа со входным напряжение. При равенстве U_ЦАПа=U_вх компаратор срабатывает, и работа счетчика прекращается. На выходе счетчика устанавливается код, являющийся цифровым эквивалентом входного сигнала.

При неравенстве начинается переходный процесс пока U_вх не будет равно U_ЦАП. Таким образом, АЦП следит за входным сигналом и отслеживает его. Погрешность в этой схеме зависит от погрешности ЦАП, от ошибки компаратора при сравнение U_вх и U_ЦАП.

Недостатки: малое быстродействие.

Метод поразрядного кодирования

Код результата преобразования формируется в n разрядном регистре, состоящем из группы триггеров. По команде «пуск» схема управления, в качестве которой используется сдвигающий регистр, последовательно приводит триггеры, начиная со старшего разряда, в единое состояние. При этом на вход ЦАП последовательно поступают единицы соответствующих разрядов от триггеров. Например, на входе ЦАП сравнивается при помощи компаратора с аналогичным кодом. В первом такте работы к компаратору подается U и U_цап, который соответствует 1 старшего разряда.

Если U  U_цап, на выходе компаратора появляется сигнал и триггер старшего разряда сохраняет единичное состояние. В результате преобразование U_вх уравновешивается суммой эталонных напряжений.

а - коэффициенты равные 0 или 1 в разрядах выходного кода.

Достоинства: большое быстродействие по сравнению с предыдущей схемой.

Схема, реализующая параллельный метод преобразования

Входящая аналогичная величина U_вх сравнивается при помощи компаратора с эталонными уровнями, например, резистивного делителя. При равенстве входного и сигнала эталонного результата делителя СС переводит RC триггер в соответствующее единое состояние. В результате на индикаторе CD собирается код будущего входного кода. Шифратор преобразует код слева соответствующий уровню, например в цифровой код. Шифратор преобразовывает информацию, соответствующую уровням, например в цифровой код.