Следящий АЦП: структура и функционирование

- аналоговый компаратор (выполнен на базе операционного усилителя (ОУ))

DAC – цифро-аналоговый преобразователь

Counter – up/down счетчик (увеличивает/уменьшает свое значение в соответствии с тактовыми импульсами)

В отличие от АЦП ступенчатого преобразования, где используется обычный ‘up’ счетчик, в данной схеме используется up/down счетчик, который способен как уменьшать, так и увеличивать свои значения в зависимости от значения напряжения на выходе компаратора. Если АЦП превышает значение на выходе DAC (), счетчик переходит в состояние ‘up’ и будем в дальнейшем увеличиваться. И, наоборот, если превышает , счетчик переключится в состояние ‘down’ и в дальнейшем будет уменьшаться. В результате, всегда будет ‘следить’ за значением на входе АЦП , тем самым правильно изменяя свое значение.

Следует отметить, что в данной схеме нет необходимости использовать сдвиговый регистр для буферизации двоичного значения на выходе схемы. Т.к. счетчик последовательно отслеживает значение входного сигнала (вместо того чтобы уравнять свое значение с , а затем сбросить его в 0), то двоичный выход схемы всегда правильно изменяется в соответствии с тактовыми импульсами.

Как видно из представленных графиков, временные интервалы между полученными выходными значениями схемы гораздо меньше, чем в АЦП ступенчатого преобразования и АЦП последовательного приближения. Также стоит обратить внимание на время инициализации, когда сигнал на выходе DAC должен «выследить» значение входного сигнала. Помимо этого, при отсутствии сдвигового регистра двоичное значение на выходе будет наращиваться, вместо того чтобы скакнуть от нуля до точного значения, как это происходит в АЦП ступенчатого преобразования и АЦП последовательного приближения.

Преимущества:

1) Относительная простота.

2) После захвата значения входного сигнала преобразование будет происходить достаточно быстро.

Недостатки:

1) Долгое время инициализации.

2) Двоичный выход схемы всегда нестабилен: он постоянно изменяет свое значение с каждым тактовым импульсом, даже если входной аналоговый сигнал обладает высокой стабильностью.