Развертывающие АЦП

Следящие АЦП

ЦАП с прямым преобразованием

Отличаются несложностью схем, однако имеют невысокую точность преобразования. Один из вариантов прямого преобразования на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9 — ЦАП с прямым преобразованием

В схему вводится реверсивный счетчик, в котором периодически (циклически) параллельным образом записывается цифровой код. На протяжении действия цикла на счетчик, работающий в режиме вычитания (реверсивного считывания) поступают тактовые импульсы f_T, следовательно, на выходе счетчика выводятся импульсы, количество которых определяется цифровым кодом, записанным параллельным образом. Интегратор считает эти импульсы, на его выходе выделяется аналоговое напряжение, пропорциональное записанному в счетчике коду. Один из серьезных недостатков этого принципа – цикличность. Т.е. преобразователь не учитывает того, что происходит с сигналом на протяжении действия части цикла. Другие недостатки – невысокое быстродействие, большая погрешность.

6.2 Аналого–цифровые преобразователи

Пример следящих АЦП приведен на рисунке 6.10.

Рисунок 6.10 — Следящие АЦП, а); следящее аналогово–цифровое
преобразование, б)

Преобразуемый аналоговый сигнал подается на минус–вход ОУ, который в сущности работает в качестве компаратора. Выход ОУ в плюс или минус области управляет реверсивным счетчиком: счет “+” или счет “–”. Код этого счетчика воздействует на вход ЦАП, последний выдает в сущности тот же аналоговый сигнал, но ступенчатый, который затем поступает на плюс–вход ОУ. Если больше входной сигнал на минус–входе, то счетчик считает в прямом направлении; если больше выход ЦАП, то счетчик считает в обратном направлении. Выход – это код счетчика. На графике рисунка 6.10, б) сначала квантованная прямая до пересечения с аналоговым сигналом, а затем слежение за уровнем аналогового сигнала.

Достоинства: непрерывное слежение и выдача выхода;

Недостаток: невысокая точность (≈0,5 ÷ 1%), присущая следящим системам, поэтому в интегральных микросхемах этот способ не применяется.

Функциональная схема развертывающих АЦП подобна рисунку 6.10. Но в данном случае производится квантование до пересечения с преобразуемым сигналом (см. рисунок 6.11), сброс в нуль, затем вновь квантование, сброс и т.д.

Рисунок 6.11

Достоинство: высокая точность (погрешность в 1квант).

Недостатки:

– отсчет производится в точках 1, 2, а что в промежутке – неизвестно;

– большое время преобразования, так как необходимо развертывать квантами;

– циклы преобразования переменные во времени;

– можно сделать постоянные циклы, но это тоже не экономично;

– точки 1, 2 соответствуют коротким интервалам времени, в течение которого нужно произвести отсчет. Для того, чтобы интервал времени между точками 1 и 2 использовался более эффективно вводят УВХ (устройство выборки хранения) наподобие эмиттерных повторителей, хранящих уровни точек 1,2 в течение интервалов времени 1 – 2.

В связи с этими недостатками в интегральных микросхемах не применяются.