Рис. 7. Структурная схема, реализующая метод

последовательных приближений

Для преобразования унитарного кода в двоичный или двоично-десятичный используется коди­рующий преобразователь. При ра­боте в двоичном коде все резисто­ры имеют одинаковые сопротив­ления R. Время преобразования такого преобразователя составля­ет один такт, т.е. Т_пр= Т.

---

Рис. 8. График процесса последовательного приближения

Макси­мальная частота дискретизации для данного типа преобразователя составляет  100 мГц. Для полу­чения более широкой полосы про­пускания компараторы можно выполнить стробируемыми. Делитель опорного напряжения пред­ставляет собой набор низкоомных прецизионных сопротивлений. По выводу «Коррекция» возможна корректировка напряжения смещения нулевого уровня на входе, а по выводу U_оп2 – абсолют­ной погрешности преобразования в конечной точке шкалы. Но­минальные значения опорных напряжений U_оп1 = -0,075…0 В, U_оп2 = -2,1…-1,9 В. Типовая задержка срабатывания компарато­ров 7 нс.

Параллельно последовательный АЦП работает в несколько тактов (рис. 10). В первом такте АЦП1 преобразует старшие раз­ряды входного напряжения U_вх в цифровой код (разряды 2³ ... 2⁵). Затем, во втором такте, они преобразуются с помощью ЦАП в на­пряжение, которое вычитается из входного сигнала в вычитаю­щем устройстве ВУ. В третьем такте АЦТО преобразует получен­ную разрядов код младших разрядов входного напряжения U_вх.

Такие преобразователи характеризуются меньшим быстро­действием по сравнению с параллельными, но имеют меньше компараторов. Количество каскадов в таких АЦП может быть увеличено, поэтому они часто называются конвейерными (много­каскадными).



Рис. 9. Структурная схема параллельной АЦП

К АЦП мгновенных значений также можно отнести некото­рые типы АЦП с времяимпульсным преобразованием. Структур­ная схема приведена на рис. 11. В основу работы этого преобразо­вателя положен метод преобразования входного напряжения во временной интервал (рис. 12).



Рис. 10. Структурная схема параллельно-последовательного АЦП
АЦП состоит из генератора линейно изменяющегося напря­жения ГЛИН, двух компараторов К1 и К2, формирователя дли­тельности импульса Т_И, генератора тактовых импульсов и счетчи­ка, с выхода которого снимается код преобразованного напряже­ния. Первый импульс U

---

₂ формируется при сравнении напряжения U_вх с напряжением U1, второй импульс Uз формируется при дос­тижении напряжением U₁ нулевого уровня. Время преобразова­ния таких АЦП в лучшем случае составляет 20 ... 50 мкс.

Уравнение АЦП определяется следующем образом. Напря­жение U₁ вырабатывается ГЛИН

U₁ = U_m – Кt,

где: К— крутизна пилообразного напряжения.

Моменты времени срабатывания компараторов К1 и К2:



Длительность импульса определяется как разность Т_И = t₃ – t₂ = U_вх/К. Количество импульсов, подсчитанных счетчи­ком, равно N = f_ot_u, где f_o частота тактового генератора.



Рис. 11. Структурная схема время-импульсного преобразователя



Рис. 12. График преобразования для время-импульсного АЦП
АЦП средних значений (интегрирующие АЦП) разделяются на следующие виды: с времяимпульсным преобразованием, с частотно-импульсным преобразованием и со статистическим ус­реднением. Наибольшее распространение получили АЦП с время импульсным преобразованием и АЦП с частотно-импульсным преобразованием. Работа АЦП с времяимпульсным преобразо­ванием разделяется на три такта (рис. 13). В первом такте произ­водится заряд интегратора, во втором - его разряд, в третьем – коррекция нулевого уровня интегратора.

В первом такте, имеющем фиксированную, длительность Т_о замкнут ключ S₁ (остальные разомкнуты). В этом случае входное напряжение U_вх через замкнутый ключ S_1и резистор R₁ заряжает емкость С₁ интегратора; и входное напряжение растет линейно во времени. К концу интервала То напряжение на выходе интегратора будет равно



Во втором такте происходит разряд интегратора. В зависимо­сти от требуемой полярности замыкается один из ключей S₂ или Sз. Разряд интегратора происходит с постоянной скоростью, кото­рая не зависит от накопленного в интеграторе заряда

---

, поэтому с увеличением накопленного заряда время увеличивается Конец разряда интегратора фиксируется компараторам К, после чего ключ S₂ (или Sз) размыкается. Заполнение интервала Т_х счетными импульсами, поступающими от схемы управления, позволяет най­ти числовой код N_х = T_хf₀.

На третьем этапе производится коррекция нулевого уровня, для чего замыкаются ключи 84 и Ss, а остальные ключи размыка­ются. Так как вход интегратора через сопротивление R₁ соединен с общей шиной, то конденсатор С₂ через замкнутый ключ S₅ заря­жается до напряжения ошибки, которое после размыкания ключей S₄ и S₅ вычитается из входного сигнала. График процесса приведен на рис. 14.



Рис. 13. Структурная схема АЦП двустороннего интегрирования



Рис. 14. График процесса преобразований при двухтактном интегрировании
Следующим типом интегрирующего АЦП с частотно-импульсным преобразованием, принцип работы которого основан на предварительном преобразовании входного напряжения в пропорциональную ему частоту следования импульсов, которая затем измеряется за фиксированный интервал времени (рис. 15). Подсчитанное количество импульсов является цифровым эквивалентом входного напряжения (рис. 16).

Основным звеном в этой схеме является частотно – импульсный преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ). При помощи ПНЧ входное напряж6ение преобразуется в частоту импульсов, при этом f = КU_вх. Число импульсов, подсчитанных счетчиком за выбранный интервал времени Т_u, определяется формулой



где среднее значение напряжения на интервале Т_и.



Рис. 15. Структурная схема АЦП с частотно-импульсным преобразованием

---

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа 1 Анализ соответствия локального акта общеобразовательной организации, регламентирующего оценку качества образования, требованиям обновленных фгос..doc

• Курсовой проект Компьютерные системы и сети.docx

• Основные принципы предпринимательства.odt

• C, E, и f квадрата, по нормали к его плоскости (Рис 1). Индукция магнитного поля в четвертом углу D.doc

• Понятие сделки и ее виды. Форма сделок и последствия ее несоблюдения.docx