Последовательные АЦП

АЦП последовательного счета, структурная схема рисунок 24.5, содержит ЦАП в цепи обратной связи. Напряжение с выхода ЦАП сравнивается с преобразуемым входным напряжением с помощью компаратора. Работа схемы начинается с приходом пускового импульса.

Рисунок 24.5 - Структурная схема АЦП последовательного счета

Импульсы от генератора тактовых импульсов (ГТИ) поступают на вход реверсивного счетчика. Если , то схема управления вырабатывает сигнал на суммирование входящих импульсов. В результате последовательного увеличения выходного кода D счетчика, который управляет работой ЦАП, происходит последовательное ступенчатое увеличение напряжения ЦАП до тех пор, пока не выполнится условие , после чего схема управления установит сигнал на прекращение счета. Процесс преобразования показан на диаграмме работы АЦП последовательного счета (рисунок 24.6).

Рисунок 24.6 - Диаграмма работы АЦП последовательного счета

Из диаграммы видно, что время преобразования, определяемое количеством тактовых импульсов, зависит от уровня входного сигнала. При числе двоичных разрядов счетчика N и периоде генератора тактовых импульсов Т максимальное время преобразования составит

. (24.7)

Например, N=8, T=1мкс, то , такое низкое быстродействие является существенным недостатком.

АЦП последовательного приближения (рисунок 24.7) также построен по принципу компенсации входного напряжения за счет напряжения, создаваемого ЦАП.

Рисунок 24.7 - Структурная схема АЦП последовательного приближения

Код, подаваемый на ЦАП, формируется в параллельном регистре под управлением специальной схемы. Алгоритм работы иллюстрирует диаграмма работы АЦП последовательного приближения (рисунок 24.8).

Рисунок 24.8 - Диаграмма работы АЦП последовательного приближения

По сигналу «Пуск» генератор тактовых импульсов запускает схему управления, которая заносит в старший разряд регистра «1», что соответствует половине максимального значения кода. На выходе ЦАП формируется напряжение =/2. Это напряжение сравнивается с помощью компаратора с входным напряжением . Пусть >, тогда схема управления заносит «1» в следующим за старшим разряд, что соответствует увеличению кода 1/4. На выходе ЦАП формируется напряжение =3/4. В данном случае <и схема управления по сигналу компаратора сдвигает «1» вправо в меньший значащий разряд, что соответствует уменьшению кода в регистре на 1/8. На выходе ЦАП формируется напряжение =3/8. Таким образом, реализуется алгоритм половинного деления, до тех пор, пока напряжение =. Число шагов для достижения равенства, а, следовательно, и время преобразования зависит от числа тактов. Наибольшее число тактов будет в случае =, оно равно разрядности двоичного кода N. Время преобразования в этом случае равно

. (24.8)

Время преобразования зависит от значения входного напряжения, т.е. является переменной величиной, что приводит к изменению апертурного времени.