U0

Регистр приближения

j j j j j j Цифровой код

Рис 166. Структурная схема АЦП поразрядного кодирования.

Основой АЦП является регистр последовательных приближений. Он представляет собой сдвигающий регистр, в котором последовательно, начиная со старшего разряда формируется логическая единица. В зависимости от сигналапоступающего на его вход, эта единица или остается или

заменяется логическим "0". Резистивная матрица формирует аналоговое напряжение, эквивалентное "весу" цифрового кода, поступающего на матрицу с регистра приближений. Схема сравнения сравнивает напряжения Ux и UAt, и в зависимости от их величин формирует сигнал U. на уровне лог."0" или лог."1" .

Рассмотрим пример:

Пусть Дв, а ДЮв, тогда в первом такте в старшем разряде регистра формируется лог."1" и в,Ux; ,=1. Следовательно, в старшем

разряде остается лог."1".

Во втором такте, в следующем n-1 разряде формируется лог."1" и Uм=5в+2,5в=7,5в; UM> Ux; ,=0. Следовательно, единица в n-1 разряде заменяется на лог."0" и в.

В третьем такте в разряд n-2 регистра записывается лог."1" и Uм=5в+1,25в=6,25в, UM< Ux; Uуnр=1. Следовательно, лог."1" в n-2 разряда остается.

В четвертом такте в разряд n-3 регистра записывается лог."1" и Uм=5+1,25+0,625=6,875в, Uм< Ux; Uуnр=1. Следовательно, лог."1" остается в разряде n-3.

Процесс преобразования повторяется n тактов, в результате с регистра приближений снимается код преобразованной аналоговой величины.

АЦП поразрядного взвешивания нашли широкое применение при разработке ИС ввиду своей простоты и достаточно хорошего быстродействия.

тактовых импульсов и

Такие ИС могут иметь в своем составе генератор источник эталонного напряжения или не иметь их.

В качестве примера рассмотрим АЦП, выполненное на ИС К1113ПВ1.

ИС предназначена для преобразования однополярного или биполярного аналогового напряжения (ивх=0 - 10в или ивх= -5в - +5в) в десятиразрядный двоичный код. Нелинейность преобразования ±0,1%, время преобразования 30мкс. Для работы ИС требуется два источника питания +5в и -15в.

В микросхему встроен внутренний источник опорного напряжения и генератор тактовых импульсов.

Ux

гашение

преобразов.

Упр.

ивх

Зап.

Упр.

A/D

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10

RAD

+U1 -U2 OVO

о

ох

в е

в о р

и я

гаш/преоб Зап.

пуск

Оконч. преобр RADJ

сбросI

пуск

--1-=>•

=J птреоб

о.п.

D

-Un1 -Un2

третье состояние

i i

=,Ь:преоб

Рис 167. ИС К1113ПВ1 (а) и временная диаграмма ее работы (б).

шин

Запуск АЦП производится лог."0". Цифровая информация с выходных снимается через 30мкс после поступления сигнала "Гашение-преобразование". Тпреобр=30 мкс. Работа АЦП поясняется временной диаграммой его работы (рис. 167. б)

U0-

Ux-

Резистивная матрицас ключами

а л а а

Реверсивный счетчик

цифровой код

схема сравнения

схема управления

т. и.

U

Ux

Рис 168. Следящие АЦП (а),временная диаграмма ее работы (б).

:

Следящие АЦП в отличии от АЦП поразрядного взвешивания имеют в своем составе вместо регистра последовательных приближений реверсивный счетчик.

Работа АЦП поясняется временной диаграммой работы(б). Управление реверсивным счетчиком производится по управляющей шине "±" в зависимости от соотношения сигналов Ux и UM. При изменении входного сигнала Ux, изменяется код реверсивного счетчика и напряжение с матрицы UM "следит" за Ux.

Интегрирующие АЦП относятся к медленнодействующим преобразователям. Принцип их действия основан на преобразовании аналоговой величины во временной интервал tx и формировании число-импульсного (единичного) кода путем заполнения этого интервала импульсами опорной частоты f0. Значение единичного кода определяется соотношением:

N(i)=tx* fo

Число-импульсный код поступает на счетчик, на выходе которого формируется цифровой код. Структурная схема такого АЦП приведена на рис.169 а

Генератор кв. частоты

Вентиль

вход счет

цифровые выходы ft ft ft ft ft

Счетчик

Ux

Un

вход счет

Рис 169. Структурная схема (а) и временная диаграмма работы (б) интегрирующего АЦП.

t

t

t