АЦП и ЦАП в автоматизированных системах научных исследований. Алгазинов Э.К - 10 стр.

UptoLike

10
разряда регистра последовательного приближения (РПП),
значение которого устанавливается в 1 и происходит проверка, превышает
ли выходной сигнал ЦАП уровень входного сигнала. Контроллер сбрасы -
вает старший значащий разряд , если эта первоначальная оценка превыша-
ет величину входного сигнала. В противном случае остается установлен-
ное значение старшего значащего разряда. В следующем такте контроллер
устанавливает в 1 значение следующего (по старшинству) разряда, и сно-
ва, исходя из результата сравнения сигналов , компаратор решает” , сбра-
сывать или оставить установку этого разряда (рис . 5б,в ). Преобразователь
работает аналогичным образом до тех пор , пока не будет проверен млад -
ший значащий разряд . После этого значение регистра РПП является наи-
лучшим двоичным приближением входного сигнала это и есть выходной
цифровой сигнал АЦП. Следует обратить внимание на то , что для пра-
вильной работы алгоритма предполагается постоянство входного сигнала
на протяжение всего процесса преобразования, поэтому на входе АЦП, как
правило, устанавливается устройство выборки хранения, которое захва-
тывает” уровень сигнала и поддерживает его на постоянном уровне в те -
чение некоторого времени.
Двухтактный интегрирующий АЦП
В данной реализации входное напряжение интегрируется в течение неко-
торого времени. Как правило, это время соответствует временной реализа-
ции всей счетной последовательности внутреннего счетчика. В конце это -
го интервала счетчик сбрасывается, а вход интегратора переключается на
источник опорного сигнала. Выходное напряжение интегратора теперь
уменьшается по линейному закону , пока не достигнуто его нулевое значе-
ние. В этом случае счетчик останавливается и интегратор устанавливается
в нулевое положение. Структурная схема такого АЦП представлена на
рис .6а. Роль интегратора выполняет ОУ, в цепи обратной связи которого
включена емкость C. К инвертирующему входу также подключен рези-
стор . Легко рассчитать , что напряжение на выходе ОУ определяется вы-
ражением :
−=
1
t
0
i0
dtv
RC
1
v
, то есть пропорционально интегралу входного
напряжения. Во время разрядки напряжение на емкости C уменьшается по
линейному закону (рис . 6б), поэтому напряжение
0
v определяется по вре-
мени разрядки
2
t . Фактически в момент отключения входа ОУ от источ-
ника входного сигнала запускается счетчик . Остановка счета происходит,
когда емкость C полностью разряжается. Показание счетчика в этот мо-
мент и определяет значение выходного (цифрового) сигнала АЦП. Метод
двухтактного интегрирования обеспечивает ряд преимуществ , главное из
которых - хорошие шумовые характеристики. Высокочастотные шумы ,
поступающие на выход интегратора, компенсируются за время интегриро-
                                                   10
разряд а регист   ра послед ов ат ельного              приближ ения               (РПП),
значениекот     орого уст  анав лив аетсяв 1 ипроисх од итпров ерка, прев ы ш ает
лив ы х од ной сигнал Ц А П уров ень в х од ного сигнала. К онт        роллер сбрасы -
в аетст  арш ий значащ ий разряд , еслиэт      а перв оначальная оценка прев ы ш а-
етв еличину в х од ного сигнала. В прот        ив ном случае ост   ает ся уст  анов лен-
ноезначениест       арш его значащ его разряд а. В след ую щ ем т    акт  еконт  роллер
уст  анав лив аетв 1 значение след ую щ его (по ст       арш инств у) разряд а, исно-
в а, исх од я из результ  ата срав нения сигналов , компарат      ор “реш ает   ”, сбра-
сы в ат ь илиост   ав ить установ ку эт ого разряд а (рис. 5б,в ). Преобразов ат      ель
работ   аетаналогичны м образом д о т      ех пор, пока не буд етпров ерен млад -
ш ий значащ ий разряд . После эт      ого значение регист     ра РПП яв ляет     ся наи-
лучш им д в оичны м приближ ением в х од ного сигнала – эт        о иест    ьв ы х од ной
циф ров ой сигнал А Ц П. След уетобрат          ит ь в нимание на т   о, чт о д ля пра-
в ильной работ    ы алгорит  ма пред полагает     ся пост оянств о в х од ного сигнала
на прот   яж ениев сего процесса преобразов ания, поэт       ому нав х од еА Ц П, как
прав ило, уст   анав лив аетсяуст ройст  в о в ы борки– х ранения, кот     орое“зах в а-
т ы в ает” уров ень сигнала ипод д ерж ив аетего на пост       оянном уров не в т       е-
чениенекот     орого в ремени.


       Д в ухт а кт ный инт егрирующ ий А Ц П
В д анной реализациив х од ное напряж ение инт         егрирует  ся в течение неко-
т орого в ремени. К ак прав ило, эт  о в ремясоот   в етств уетв ременной реализа-
циив сей счет    ной послед ов ат ельност ив нут  реннего счет   чика. В конце эт  о-
го инт ерв ала счет  чик сбрасы в ает ся, а в х од инт еграт ора переклю чает   ся на
ист очник опорного сигнала. В ы х од ное напряж ение инт           еграт ора т еперь
уменьш ает   ся по линейному закону, пока нед ост        игнут о его нулев оезначе-
ние. В эт   ом случаесчет   чик ост анав лив ает ся иинт  еграт ор уст анав лив ается
в нулев ое полож ение. Ст     рукт урная сх ема т    акого А Ц П пред ст  ав лена на
рис.6а. Роль инт    егратора в ы полняетО У , в цепиобрат       ной св язикот  орого
в клю чена емкост    ь C. К инв ерт  ирую щ ему в х од у т  акж е под клю чен рези-
ст ор. Легко рассчит   ат ь, что напряж ение на в ы х од е О У опред еляет    ся в ы -
                         t
                    1 1
раж ением: v 0 = −
                   RC
                      ∫ vidt , то есть пропорционально интегралу в х од ного
                         0
напряж ения. В о в ремяразряд кинапряж ениена емкост      иC уменьш ает     сяпо
линейному закону (рис. 6б), поэт    ому напряж ение v 0 опред еляет    сяпо в ре-
мениразряд ки t 2 . Ф акт   ическив моментот   клю чения в х од а О У отист   оч-
ника в х од ного сигнала запускает  ся счетчик. О станов ка счет а происх од ит  ,
когд а емкост  ь C полност   ью разряж ается. Показание счет   чика в эт   отмо-
ментиопред еляетзначение в ы х од ного (циф ров ого) сигнала А Ц П. М ет       од
д в ух тактного инт егриров ания обеспечив аетряд преимущ ест     в , глав ное из
кот  оры х - х орош ие ш умов ы е х арактеристики. В ы сокочаст  от  ны е ш умы ,
пост   упаю щ иена в ы х од интеграт
                                   ора, компенсирую т  сяза в ремяинт    егриро-