Аналогоцифрові перетворювачі
Така послідовність не гарантується при швидкому наростанні вхідного сигналу. Пріоритетне кодування дозволяє уникнути помилки завдяки тому, що одиниці в молодших розрядах не беруться до уваги пріоритетним шифратором. Завдяки одночасної роботі компараторів паралельний АЦП є найшвидшим. Недоліком цієї схеми є висока складність.
Конвеєрна архітектура дозволяє суттєво (у кілька разів) підвищити максимальну частоту вибірок багатоступеневого АЦП. За рахунок цього можна без програшу у швидкодії збільшити число щаблів АЦП, знизивши розрядність кожного ступеня. Збільшення числа щаблів перетворення зменшує складність АЦП.
Конвеєрну архітектуру має велику кількість багатоступеневих АЦП, що випускаються в даний час: двоступінчастий 10-розрядний АД9040А виконує до 40 млн. перетворень в секунду (МПс); чотириступінчастий 12-розрядний АД9220 (10МПс), що споживає всього 250мВт.
При виборі конвеєрного АЦП слід пам'ятати, що з них недопущення роботи з низькою частотою вибірок.
Паралельні АЦП. Схеми та порядок функціонування
Паралельні АЦП здійснюють квантування сигналу одночасно за допомогою набору компараторів, включених паралельно джерелу вхідного сигналу. На малюнку 30 показано реалізацію паралельного методу АЦ-перетворення для 3-розрядного числа.
За допомогою трьох двійкових розрядів можна уявити вісім різних чисел, включаючи нуль. Необхідно, отже, сім компараторів. Сім відповідних опорних напруг утворюються за допомогою резистивного дільника.
Якщо доданевхідна напруга не виходить за межі діапазону від
Підключення пріоритетного шифратора безпосередньо до виходу АЦП може призвести до помилкового результату при зчитуванні вихідного коду та отримати неправильну величину. Розглянемо, наприклад, перехід від трьох до чотирьох, або двійковому коді від 011 до 100. Якщо старший розряд внаслідок меншого часу затримки змінить свій стан раніше інших розрядів, то тимчасово на виході виникне число 111, тобто. сім. Величина помилки у разі складе половину вимірюваного діапазону.
Паралельно-послідовні АЦП. Принципи побудови та функціонування
Це АЦП дозволяють знизити витрати на апаратури та збільшити швидкодію для реалізації шестирозрядного АЦП. У схемі використовуються два трирозрядні паралельні АЦП.
Перший виробляє три старших розряду вихідного коду. Вони являють собою грубо квантоване значення підсилити в 8 разів можна використовувати два АЦП з одним і тим же діапазоном вхідної напруги. У цьому випадку точність в АЦП повинна бути такою самою, як у шестирозрядного АЦП. Інакше різниця між грубо квантованим значенням і вхідною напругою не матиме сенсу.
При розробці паралельно-послідовних АЦПпостає завдання вибору структури та узгодження шкал окремих ступенів АЦП.
АЦП з проміжним перетворенням у часовий інтервал. Схема та порядок функціонування
Схема з проміжним перетворенням вхідного сигналу пропорційний йому тимчасовий інтервал
При цьому співвідношення між кодом та вхідним сигналом має вигляд
Статистична похибка даної АЦП визначається не стабільністю частоти, відхиленням характеристики ДПН від ідеальної, похибкою компараторів.
Динамічна похибка даного АЦП аналогічна АЦП зі ступінчастою пилкоподібною напругою. Для зменшення динамічної похибки АЦП використовують сумісно з ПВЗ.
АЦП з проміжним перетворенням частоту. Схема та принцип роботи
Працюючи з УВХ частоту роботи АЦП можна довести до
,
УВХ складається з накопичувального конденсатора (див. рис. 34), аналогового ключа Кл, операційного підсилювача ОУ. За сигналом з генератора тактових імпульсів АЦП перетворює сигнал
Порівняльна оцінка схем побудови АЦП
Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) є пристроями, які приймають аналогові вхідні сигнали і генерують відповідні їм цифрові сигнали, придатні для обробки мікропроцесорами та іншими цифровими пристроями.
Малюнок 36 - Класифікація АЦП
До послідовних АЦП відносяться: на врівноваженні вхідного аналогового значення сумою мінімальних (для цього перетворювача) за вагою еталонів (квантів). Врівноваження вхідного аналогового значення здійснюється сумою n-еталонів (n – число розрядів АЦП), зважених за двійковим законом. З проміжним перетворенням аналогового вхідного значення в інтервал часу або частоту, з подальшим перетворенням в цифровий код. Віднести перетворювачі напруги-частоти, тобто. частота повторення вихідних імпульсів таких АЦП пропорційна вхідному аналоговому значенню, що використовують у процесі перетворення операцію інтегрування аналогового вхідного сигналу за фіксований інтервал часу.
Паралельні АЦП засновані на використанні - еталонів з вагами, що відрізняються на один квант. Порівняння вхідного аналогового значення з кожним еталоном проводиться одночасно за допомогою схем порівняння (компараторів).
Послідовно-паралельні АЦП поділяють на багатоступінчасті, в яких приймають кілька паралельних АЦП, що працюють послідовно кілька разів з відповідним керуванням граничними напругами.
Аналогові мікропроцесори. Структурна схема та порядок функціонування
Мікропроцесор (МП) - це програмно-керований цифровий пристрій обробки інформації, виконаний у вигляді однієї або кількох інтегральних мікросхем.
Два види МП: розрядно-модульний та одне кристальний. Структурну схему розрядно-модульного МП представлено на рис. 37.
Пристрій вибірки-зберігання. Призначення, принципи побудови та роботи
Для зменшення динамічної похибки АЦП використовують пристрої вибірки та зберігання (УВХ). Воно включається між входом АЦП та виходом джерела аналогового сигналу.
Робота УВХ – фіксувати миттєве значення вхідного сигналу, що змінюється в часі
У ПВЗ входять: ОУ, які виконують роль буферів між входом АЦП і елементом, що запам'ятовує, ключі, які забезпечують перехід схеми з режиму зберігання.