АЦП последовательного приближения - Многотактные последовательно-параллельные аналого-цифровые преобразователи. Конвеерные и последовательные преобразователи
Преобразователь этого типа, называемый в литературе также АЦП с Поразрядным уравновешиванием, является наиболее распространенным вариантом последовательных АЦП.
В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип Дихотомии, т. е последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т. д. от возможного максимального значения ее. Это позволяет для N-разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N-1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии. Так, уже при N=10 этот выигрыш достигает 100 раз и позволяет получить с помощью таких АЦП до 105...106 преобразований в секунду. В то же время статическая погрешность этого типа преобразователей, определяемая в основном используемым в нем ЦАП, может быть очень малой, что позволяет реализовать разрешающую способность до 18 двоичных разрядов при частоте выборок до 200 кГц (например, DSP101 фирмы Burr-Brown).
Рис. 5.
Рассмотрим принципы построения и работы АЦП последовательного приближения на примере классической структуры (рис. 5а) 4-разрядного преобразователя, состоящего из трех основных узлов: компаратора, регистра последовательного приближения (РПП) и ЦАП.
После подачи команды "Пуск" с приходом первого тактового импульса РПП принудительно задает на вход ЦАП код, равный половине его шкалы (для 4-разрядного ЦАП это 10002=810). Благодаря этому напряжение UОс на выходе ЦАП (рис. 5б)
UОс=23H.
Где h - квант выходного напряжения ЦАП, соответствующий единице младшего разряда (ЕМР). Эта величина составляет половину возможного диапазона преобразуемых сигналов. Если входное напряжение больше, чем эта величина, то на выходе компаратора устанавливается 1, если меньше, то 0. В этом последнем случае схема управления должна переключить старший разряд d3 обратно в состояние нуля. Непосредственно вслед за этим остаток
UВх - d3 23 h
Таким же образом сравнивается с ближайшим младшим разрядом и т. д. После четырех подобных выравнивающих шагов в регистре последовательного приближения оказывается двоичное число, из которого после цифро-аналогового преобразования получается напряжение, соответствующее Uвх с точностью до 1 ЕМР. Выходное число может быть считано с РПП в виде параллельного двоичного кода по N линиям. Кроме того, в процессе преобразования на выходе компаратора, как это видно из рис. 5б, формируется выходное число в виде последовательного кода старшими разрядами вперед.
Быстродействие АЦП данного типа определяется суммой времени установления tУст ЦАП до установившегося значения с погрешностью, не превышающей 0,5 ЕМР, времени переключения компаратора tК и задержки распространения сигнала в регистре последовательного приближения tЗ. Сумма tК + tЗ является величиной постоянной, а tУст уменьшается с уменьшением веса разряда. Следовательно для определения младших разрядов может быть использована более высокая тактовая частота. При поразрядной вариации fТакт возможно уменьшение времени преобразования tПр на 40%. Для этого в состав АЦП может быть включен контроллер.
При работе без устройства выборки-хранения апертурное время равно времени между началом и фактическим окончанием преобразования, которое так же, как и у АЦП последовательного счета, по сути зависит от входного сигнала, т. е. является переменным. Возникающие при этом апертурные погрешности носят также нелинейный характер. Поэтому для эффективного использования АЦП последовательного приближения, между его входом и источником преобразуемого сигнала следует включать УВХ. Большинство выпускаемых в настоящее время ИМС АЦП последовательного приближения (например, 12-разрядный МАХ191, 16-разрядный AD7882 и др.), имеет встроенные устройства выборки-хранения или, чаще, устройства слежения-хранения (track-hold), управляемые сигналом запуска АЦП. Устройство слежения-хранения отличается тем, что постоянно находится в режиме выборки, переходя в режим хранения только на время преобразования сигнала.
Данный класс АЦП занимает промежуточное положение по быстродействию, стоимости и разрешающей способности между последовательно-параллельными и интегрирующими АЦП и находит широкое применение в системах управления, контроля и цифровой обработки сигналов.
Похожие статьи
-
АЦП последовательного счета Этот преобразователь является типичным примером последовательных АЦП с единичными приближениями и состоит из компаратора,...
-
Рассмотрим пример 8-разрядного последовательно-параллельного АЦП, относящегося к типу многотактных (рис. 1). Здесь процесс преобразования разделен во...
-
АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных - Преобразователи напряжение-частота
АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных. В АЦП последовательного приближения, оснащенных простейшей цифровой частью, таких как 12-битный...
-
Описание ПУ Преобразователь уровней (ПУ) - специальная схема, преобразующая выходные сигналы цифровой ИС (интегральная схема) одного типа во входные...
-
Следующим типом интегрирующего АЦП с частотно-импульсным преобразованием, принцип работы которого основан на предварительном преобразовании входного...
-
Введение - Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с К572ПВ1
В данной курсовой работе рассмотрена схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП) последовательного счета. В этом курсовом используется АЦП с...
-
Быстродействие многоступенчатого АЦП можно повысить, применив конвеерный принцип многоступенчатой обработки входного сигнала. В обыкновенном...
-
Аналого-цифровые преобразователи - Типы преобразователей
Предварительные замечания об АЦП Кроме чисто "цифрового" сопряжения (ключи, лампы в т. п.), которое обсуждалось в нескольких предыдущих разделах, часто...
-
Выбор номинала резистора - Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с К572ПВ1
Если на входе ПУ уровень логического "0" элемента KI55JIA3: UВХ=U0ТТЛ = 0,4 В, то транзистор КТ503А, выполняющий в ПУ функции VT, находится в отсечке, т....
-
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые...
-
Для реализации ПУ выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным п-р-п универсальным низкочастотным маломощным....
-
Импульсные генераторы - Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с К572ПВ1
Для работы различных импульсных устройств часто требуется обеспечить подачу на их вход или в другие цепи импульсов напряжений прямоугольной формы...
-
Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах - цифро-аналоговые преобразователи
Рассмотренная выше схема ЦАП с ШИМ вначале преобразует цифровой код во временной интервал, который формируется с помощью двоичного счетчика квант за...
-
Последовательно-параллельные АЦП являются компромиссом между стремлением получить высокое быстродействие и желанием сделать это по возможности меньшей...
-
Цифро-аналоговые преобразователи - Типы преобразователей
Задача заключается в преобразовании величины, которая задана двоичным (или многозначным двоично-десятичным) числом в пропорциональный уровень напряжения...
-
На передаточной характеристике рассматриваемой схемы выделим три участка. А) Если Uвх ? Uбэнас = 0,8 В, то VT находится в отсечке и Uвых определяется...
-
Анализ развития современной электроники показывает, что цифровая электроника составляет большую часть современных РЭС. Одним из элементов цифровой...
-
Лидовский В. И. Теория информации. - М., "Высшая школа", 2002г. - 120с. Метрология и радиоизмерения в телекоммуникационных системах. Учебник для ВУЗов. /...
-
Программируемый контроллер прерываний КР580ВИ59 позволяет свести до минимума аппаратные затраты на реализацию системы прерываний и обеспечивает широкое...
-
Параллельные АЦП - Аналого-цифровые преобразователив системах передачи и преобразования информации
АЦП этого типа осуществляют квантование сигнала одновременно с помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику входного сигнала. На рис. 3...
-
Динамические параметры - Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП
Возникновение динамических погрешностей связано с дискретизацией сигналов, изменяющихся во времени. Можно выделить следующие параметры АЦП, определяющие...
-
Недостаток биполярного ЦАП - ненулевое значение входного кода при нулевом выходном напряжении. Преодолеть этот недостаток можно, если договориться...
-
Такой преобразователь содержит на кристалле помимо собственно ЦАП дополнительно также последовательный регистр загрузки, параллельный регистр хранения и...
-
АЦП поразрядного уравновешивания. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Преобразователь этого типа, называемый в литературе также АЦП с Поразрядным уравновешиванием , является наиболее распространенным вариантом...
-
Перемножители и делители функций - Цифро-аналоговый преобразователь с параллельным интерфейсом
Как уже указывалось выше, ЦА-преобразователи на МОП-ключах, допускают изменение опорного напряжения в широких пределах, в том числе и смену полярности....
-
Устройство сравнения предназначено для определения знака входного сигнала, а также для сравнения сигнала с УВХ с сигналом, снимаемым с ЦАП, и выдачи...
-
Механические элементарные преобразователи - Типы преобразователей
Наиболее распространенные механические элементарные преобразователи: рычаг, шток, пружина. 1. Рычаг. Служит для преобразования вращающего момента М в...
-
Основой ЦАП этого типа является матрица конденсаторов, емкости которых соотносятся как целые степени двух. Схема простого варианта такого преобразователя...
-
Параметры АЦП, Статические параметры - Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП
При последовательном возрастании значений входного аналогового сигнала UВх(t) от 0 до величины, соответствующей полной шкале АЦП UПш выходной цифровой...
-
Промежуточные преобразователи - Типы преобразователей
Промежуточные преобразователи предназначены для преобразования механических выходных сигналов датчиков (силы, перемещения) в унифицированные...
-
Преобразователь напряжения переменного тока в ток - Типы преобразователей
Этот преобразователь (рис.20, а) обычно применяют в качестве нормирующего для преобразования в унифицированный токовый сигнал выходного сигнала...
-
Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули" до "все...
-
Параллельные ЦАП - цифро-аналоговые преобразователи
ЦАП с cуммированием весовых токов Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу...
-
В данной схеме используется импортный аналог регистра последовательных приближений К155ИР17 - микросхему фирмы AMD - АМ2504, которая работает на частоте...
-
Системы сбора данных и микроконверторы - Преобразователи напряжение-частота
Постепенное усложнение АЦП, появление многоканальных АЦП, АЦП со встроенным устройством выборки-хранения, АЦП со сложной цифровой частью привело к тому,...
-
Проектирование УВХ. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
При обработке аналоговых сигналов, изменяющихся с частотой, соизмеримой или большей, чем скорость работы АЦП, из аналогового сигнала приходится делать...
-
Расчет числа разрядов АЦП. В результате равномерного квантования мгновенное значение непрерывной величины х представляют в виде конечного числа m...
-
Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять...
-
Электрические элементарные преобразователи - Типы преобразователей
Наиболее распространенные электрические элементарные преобразователи рассмотрены в данном разделе. Ими являются: реостат, неуравновешенный мост,...
-
Преобразователь электрического сопротивления термометра в ток - Типы преобразователей
Наиболее распространенные электрические элементарные преобразователи рассмотрены в данном разделе. Ими являются: реостат, неуравновешенный мост,...
АЦП последовательного приближения - Многотактные последовательно-параллельные аналого-цифровые преобразователи. Конвеерные и последовательные преобразователи