Главная | Обратная связь

Аналогово-цифровий перетворювач

Це пристрій, призначений для автоматичного перетворення аналогової величини, що безупинно змінюється, в еквівалентне значення цифрового коду.

Весь процес може бути розбитий на розділи:

· Квантування,

· Кодування.

 

Схемні вирішення АЦП можуть бути;

· Послідовні.

· Паралельні,

· Послідовно-паралельні.

 

Паралельний АЦП.

До достоїнств такого АЦП належить її швидкодія, однак при цьому схема виходить досить громіздка (рис. 7.7.)

 

Рис.7.7. Схема паралельного АЦП.

 

Істотно менша апаратна частина в АЦП послідовного типу.

Такі АЦП можуть бути послідовного счету, структурна схема подана на рис.7.8., також на цьому малюнку додані графіки процесу перетворювання.

Ця схема має компаратор, який зрівнює вхідну напругу та напругу зворотного зв’язку. На прямий вхід компаратора поступає вхідний сигнал U_вх, а на інвертуючий U₅ – напруга зворотного зв’язку. Робота перетворювача починається з приходу імпульсу «Пуск» від схеми керування, який замикає ключ S. Через замкнений ключ імпульси U₁ від генератора тактових імпульсів подається на лічільнік, який керує роботою ЦАП. В результаті послідовного збільшення вихідного кода лічильника N буде послідовне ступінчате збільшення вихідної напруги U₄ .

Коли вихідна напруга ЦАП буде дорівнювати вхідній напрузі, пройде переключення компаратора і розімкнеться ключ S. В результаті чого імпульси від генератора перестануть приходити на вхід лічильника. Вихідний код який U_вх= U₅, знімається з вихідного регістра лічильника. З графіків можна побачити, що термін перетворювання залежить від рівня вхідного сигналу. При числі двоїчних розрядів n, та периода слідування лічільних імпульсів Т максимальний час перетворювання є: Т_пр=(2¹⁰-1)Т.

Наприклад n=10 розрядів і Т=1мкс, максимальний час перетворювання буде Т_пр=(2¹⁰-1) =1024мкс., що забезпечує максимальну частоту перетворювання близько 1кГц.

 

Рис.7.8. АЦП послідовного счету

 

Можливі АЦП послідовного наближення. Структурна схема такого АЦП наведена на рис. 7.9.а.

В порівняні з попередньою схемою в ній є одна зміна – замість лічильника

наведен регістр послідовного наближення (РПН). Це змінило алгоритм уравноваженя та скоротило час перетворення.

Принципом роботи АЦП с РПП лежить дихотомія, тобто послідовне порівняння перетворювальної напруги U_вх с 1/2, 1/4, 1/8 і т.д. можливого максимального значення U_m. Це дозволяє для n розрядного АЦП виконувати увесь процес перетворювання за n послідовних кроків наближення замість (2ⁿ⁺¹) як у попередньому випадку. Це дає виграш у швидкості дії.

Графіки процесу перетворювання наведені на рис. 7.9.б

На рис.7.9.в. наведена діаграма переходів для трехрозрядного АЦП послідовного наближення . Оскільки на кожному кроці знаходиться значення одного розряду, починая з найстаршого, то такий АЦП має назву АЦП порозрядного уравноваженя. При першому порівнянні знаходиться – більше, менше напруга U_вх, чім U_m/2. На наступному кроці знаходимо у якій чверті діапазону знаходиться U_вх. Кожний послідуючий крок вдвоє скорочує область можливого результату. При кожному кроці порівняння компаратор формує імпульси, які здійснюють стан «більше-меньше» (1,0) керуючі регістром послідовного наближення.

 

Мал.7.9. АЦП послідовного наближення

 

Можлива побудова АЦП число імпульсного виду. У цих АЦП відбувається перетворення аналогової величини в пропорційне їй число, що вважається лічильником. На виході лічильника цифровий код. Число імпульсні АЦП

використовуються в основному для перетворення в цифровий код лінійних і кутових переміщень, швидкості, напруги й числових інтервалів.

 

Рис.7.10. АЦП число імпульсного виду

 

Аналогічно попередній схемі маємо основним елементом лічильник, що при додаванні дає 1, а при вирахуванні 0.

U_вх – U_с >0(+)

U_вх – U_с <0(-)

 

Заключение

В курсе рассмотрены :

1. Принципы действия, характеристики, параметры и область применения основных электронных полупроводниковых устройств современной промышленной электроники

2. Устройства информационной электроники, которые являются основой систем контроля, измерения и управления производственным процессами и технологическим оборудованием, построение и принцип роботы, а также методы расчета усилителей электрических сигналов переменного и постоянного тока, импульсные и цифровые устройства, выполненные как на дискретных элементах, так и на интегральных микросхемах

 

Литература