Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:elt:question60

Вопрос №60. Аналого-цифровые преобразователи. АЦП параллельного и последовательного действия. Схемотехническая реализация, достоинства и недостатки

Аналогово-цифровые преобразователи

АЦП преобразуют аналоговую величину, чаще всего напряжение, в цифровой код. По способу преобразования выделяют последовательные и параллельные АЦП.

АЦП параллельного действия строятся на компараторах, количество которых зависит от разрядности выходного двоичного кода. На рисунке представлена схема АЦП, преобразующего входное напряжение в последовательность двоичных кодов от «000» до «111», то есть имеющего 7 ступеней преобразования.



Достоинством параллельных АЦП является их высокое быстродействие, связанное с тем, что преобразование производится за одну операцию сравнения. К недостаткам параллельных АЦП относится значительное увеличение аппаратных затрат при повышении разрешающей способности преобразователя. Если для получения трехразрядного кода требуется 7 компараторов, то для кодирования в восьми разрядах потребуется уже 255 компараторов, а в общем случае для n-разрядного кода их число определяется формулой 2^n-1.

АЦП последовательного действия имеют в своем составе счетчик, подсчитывающий тактовые импульсы, непрерывно поступающие на его вход в течение промежутка времени, длительность которого пропорциональна величине преобразуемого напряжения. Существует большое разнообразие схемотехнических решений, отличающихся способом формирования временного интервала. На рисунке представлен АЦП последовательного счета, в котором формирователь временного интервала выполнен на ЦАП.



Предположим, что на входе преобразователя имеется напряжение Uвх, которое требуется преобразовать в цифровой код. При подаче импульса «Пуск АЦП» на R вход счетчика, он сбрасывается в «0» и напряжение ЦАП так же оказывается равно нулю. Поскольку на прямом входе компаратора напряжение больше, чем на инверсном входе, он опрокидывается в положительное насыщение, то есть выдает логическую единицу, которая делает элемент «&» прозрачным для тактовых импульсов. Импульсы с генератора Г поступают на тактовый вход счетчика, и двоичное число на его выходе начинает увеличиваться. ЦАП преобразует это число в аналоговый сигнал, который растет до тех пор, пока не сравняется с Uвх. Как только это произойдет, компаратор вырабатывает логический «0» и элемент «&» закрывает подачу импульсов на счетчик. АЦП последовательного действия значительно экономичнее с точки зрения аппаратных затрат, но время преобразования зависит от величины Uвх.

examination/elt/question60.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:17 (внешнее изменение)