Примеры практического применения схем АЦП

Функциональный узел АЦП выполняет операции дискретизации, квантования и кодирования дискретных отсчетов входного аналогового сигнала.

Во входной части АЦП могут при этом использоваться устройства выборки и хранения (УВХ) [11]. Упрощенная схема одного из вариантов УВХ (ИС АЦП типа АD876) представлена на рис.2.8.

Рис. 2.8. Вариант схемы устройства выборки и хранения (УВХ)

Здесь ЭК1, ЭК2, ЭК3 – электронные ключи, ОУ – операционный усилитель, F (t) – последовательность импульсов дискретизации (тактовых импульсов).

Когда уровень F (t) принимает нулевое значение, ЭК1, ЭК2 замыкаются, а ЭК3 размыкается, емкость С_н через малые сопротивления электронных ключей и выходное – ОУ заряжается в течение полупериода тактовых импульсов до напряжения входного сигнала.

В момент переключения F (t) из 0 в 1 размыкается ЭК1. За счет больших сопротивлений разомкнутого ключа ЭК1 и входного ОУ резко увеличивается постоянная составляющая времени разряда емкости С_н, т.е. реализуется выборка накопленного уровня напряжения и перевод емкости в режим его хранения. Затем размыкается ЭК2. Далее замыкается ЭКЗ. За счёт этого ёмкость C_H включается в цепь обратной связи ОУ, на выходе которого повторяется выборка накопленного уровня напряжения. В момент переключения F(t) из 1 в 0 размыкается ЭКЗ, а затем последовательно замыкаются ЭК2 и ЭК1. В результате ёмкость C_H снова переводится в режим выборки входного сигнала. Общая ёмкость на входе УВХ, учитывающая действие ёмкости C_H и ёмкости вывода C_B обычно ≤ 5 пФ. Последнее следует учитывать при выборе предшествующего входу АЦП каскада. В результате действия УВХ U_ВХ(t) приближенно аппроксимируют ступенчатой функцией с периодом ступеней, равным периоду дискретизации. Квантование и кодирование осуществляется в каждом из периодов дискретизации за интервал хранения напряжения отсчета U_ВХ(t) на ёмкости C_H.