October 18 2017 12:24:13
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Структура последовательного АЦП
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

По команде «Пуск» устройство управления передаёт первый импульс генератора ГИ в младший разряд регистра сдвига Рг1 и одновременно в старший разряд регистра памяти Рг2, на выходе которого устанавливается код 1000. Этому коду соответствует на выходе ЦАП напряжение Uэ1= Uоп/2, которое сравнивается с входным сигналом. Если Uх > Uэ1 на выходе компаратора будет нулевой уровень Uв = U 0  и старший разряд регистра памяти сохранит единичное значение. В противоположном случае, т.е. при   Uх < Uэ1 получим Uв = U 1 и соответствующий разряд Рг2 будет сброшен в нуль.

Следующий импульс генератора ГИ осуществит сдвиг на один разряд единицы, записанной в Рг1, что приведёт к записи единицы в (N-1) разряд Рг2.  Соответствующее новому входному коду эталонное напряжение ЦАП Uэ2= Uоп/4 сравнивается с входным и через устройство управления формирует команду оставления или сброса соответствующего разряда числа.

Время преобразования определяется n циклами сравнения img342. Выигрыш по сравнению с развертывающим процессом составит 2n/n , что существенно меньше, при большой разрядности преобразователя.

АЦП со следящим режимом работы можно получить на основе развертывающего преобразователя (рис.7.16,а) заменой суммирующего счетчика реверсивным с подключением выхода компаратора к входу переключения направления счета. Начало преобразования (вхождение в режим слежения до первого срабатывания компаратора) повторяет процедуру развертывающего преобразователя. Далее переключение компаратора будет происходить только при отклонении входного напряжения от выходного напряжения ЦАП не менее чем на один квант.

Наиболее простую структуру АЦП счета (без ЦАП) имеет прибор с непрерывным линейно нарастающим уровнем эталонного напряжения. Она содержит генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), реализованный на базе конденсатора, источника тока и транзисторного ключа, генератор импульсов (ГИ) и суммирующий двоичный счетчик СТ (рис.7.18,а).    


Рис.7.18. Структура АЦП непосредственного счета (а) и диаграммы работы (б)

Процесс преобразования значения Uх в выходной код начинается с приходом в момент t1 запускающего импульса «Пуск», который устанавливает в единичное состояние триггер Т (рис.7.18,б). При этом транзистор VT запирается и начинается заряд стабильным током конденсатора С. Напряжение на входе компаратора растет по линейному закону uл = Jt/C. Счетчик начинает подсчет вырабатываемых генератором импульсов стабильной частоты f. При достижении уровня Uл(t2)=Uх срабатывает схема сравнения и сбрасывает триггер Т в нулевое состояние, что приводит к прекращению счета, сбросу показаний счетчика, отпиранию транзистора VT и разряду конденсатора С. Число зафиксированных счетчиком импульсов img343 пропорционально значению входного напряжения.

Для получения высокой точности преобразования, зависящей от характеристик ГЛИН, компаратора, ГИ, необходимо применение прецизионных элементов (конденсатора, источника тока) и обеспечения стабильности работы узлов. Благодаря простоте реализации ЦАП с приведенной структурой находит применение в контрольно управляющих устройствах, построенных на типовых элементах (ОУ, счетчиках).

Используется также разновидность АЦП непосредственного счета, основанный на интегрировании преобразуемого сигнала uвх(t). Если на интервале преобразования входное напряжение можно считать неизменным uвх(t) = Uх, то напряжение на выходе интегратора изменяется по линейному закону uи(t) = Uх t /Ти  . Сравнение нарастающего напряжения с эталонным уровнем Uоп с помощью компаратора и управление выходным импульсом продолжительностью работы счетчика приводит к его показанию img344, зависящего от опорного напряжения, частоты генератора и постоянной интегрирования.

Особенностью рассмотренных АЦП счета является использование процедуры   интегрирования эталонного или входного сигналов, и приборы такого типа относят к группе интегрирующих АЦП. Схема приведённого АЦП с однотактным интегрированием достаточно проста, но обеспечение высокой точности связано с весьма жёсткими требованиями к частоте генератора импульсов, стабильности параметров интегратора,  схемы сравнения (компаратора) и источника опорного напряжения.

Лучшими характеристиками обладает АЦП, работающий по принципу двухтактного (двухстадийного) интегрирования. Структура АЦП содержит интегратор на ОУ, генератор импульсов стабильной частоты, компаратор, счётчик и схему управления (рис.7.19,а).


Рис.7.19. Структура АЦП двойного интегрирования (а) и диаграммы работы (б)

Преобразование аналогового напряжения содержит две стадии. Вначале производится интегрирование входного сигнала за фиксированный интервал времени tи (рис.7.19,б). Процесс преобразования начинается с поступления команды «Пуск», которая устанавливает счетчик в нулевое состояние и переводит переключатель К в положение, при котором на вход интегратора поступает uх. В качестве таймера используется счетчик емкостью N, на вход которого поступают импульсы стабильной частоты f с генератора ГИ. В момент полного заполнения счетчика t0 = N/ f  импульс с его выхода переключает ключ К в нижнее положение и к входу интегратора подключается источник стабильного опорного напряжения Uоп. На втором этапе напряжение на выходе интегратора, достигшее в момент t0 значения Um уменьшается по закону uи(t) = UmUопt/(RC) вследствие противоположной полярности входного и опорного напряжений. Конденсатор будет разряжаться до достижения нулевого уровня срабатывания компаратора, выходной импульс которого в момент t1 остановит счет импульсов. Счетчик зафиксирует код D, отражающий число M поступивших импульсов за интервал Δt = t1 t0.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,255,327 уникальных посетителей