Введення
цифровий перетворювач генератор підсилювач
Сучасний комп'ютер з успіхом може замінити стандартні вимірювальні та реєструючі прилади, єдиним обмеженням на шляху використання комп'ютера в галузі вимірювань та реєстрації аналогових сигналів є те, що комп'ютер не здатний приймати аналогові дані, оскільки є повністю цифровим пристроєм. Для вирішення цієї проблеми існують спеціальні пристрої - аналого-цифрові перетворювачі, які здійснюють перетворення аналогових сигналів в цифрову форму.
АЦП мають аналогові входи для підключення джерел сигналів і цифрові виходи для передачі перетворених даних в комп'ютер. Комп'ютер, оснащений програмним забезпеченням, здійснює управління пристроями АЦП і приймає дані для подальшої обробки та аналізу.
Послідовно-паралельні АЦП є компромісом між прагненням отримати високу швидкодію і бажанням зробити це по можливості меншою ціною. Послідовно-паралельні АЦП займають проміжне положення по спроможності та швидкодії між паралельними АЦП і АЦП послідовного наближення.
1. Аналіз і вибір напрямку проектування
. 1 Аналіз сучасного стану науково-технічного рівня за тематикою проектування
З огляду інформаційних матеріалів виділили аналоги розроблювального пристрою, що виконують схожі завдання. Це схема багатоступінчастого паралельно-послідовного АЦП і схема багатотактного паралельно-послідовного АЦП [1].
У многоступенчатом АЦП процес перетворення вхідного сигналу розділений у просторі. Як приклад на малюнку 1 представлена ??схема двоступінчастого 8-розрядного АЦП.
Малюнок 1 - Схема двоступеневого 8-ми розрядного АЦП
Верхній за схемою АЦП здійснює грубе перетворення сигналу в чотири старших розряди вихідного коду. Цифрові сигнали з виходу АЦП поступають на вихідний регістр і одночасно на вхід 4-розрядного швидкодіючого ЦАП. Залишок від віднімання вихідної напруги ЦАП з вхідного напруги схеми надходить на вхід АЦП2, опорна напруга якого в 16 разів менше, ніж у АЦП1. Як наслідок, квант АЦП2 в 16 разів менше кванта АЦП1. Цей залишок, перетворений АЦП2 в цифрову форму представляє собою чотири молодших розряди вихідного коду. Різниця між АЦП1 і АЦП2 полягає насамперед у вимозі до точності: у АЦП1 точність повинна бути такою ж як у 8-розрядного перетворювача, в той час як АЦП2 може мати точність 4-розрядного.
Грубо наближена і точна величини повинні, природно, відповідати одному і тому ж вхідному напрузі Uвх (tj). Через наявність затримки сигналу в першій ступені виникає, однак, тимчасове запізнювання. Тому при використанні цього способу вхідна напруга необхідно підтримувати постійним за допомогою пристрою вибірки-зберігання до тих пір, поки не буде отримано всі число.
Розглянемо приклад 8-розрядного послідовно-паралельного АЦП, що відноситься до типу багатотактних (малюнок 2). Тут процес перетворення розділений у часі.
Рисунок 2 - Схема двотактного 8-ми розрядного АЦП
Перетворювач складається з 4-розрядного паралельного АЦП, квант h якого визначається величиною опорної напруги, 4-розрядного ЦАП і пристрою керування. Якщо максимальний вхідний сигнал дорівнює 2,56 В, то в першому такті перетворювач працює з кроком квантування h1=0,16 В. У цей час вхідний код ЦАП дорівнює нулю. Пристрій керування пересилає отримане від АЦП в першому такті слово в чотири старших розряди вихідного регістру, подає це слово на вхід ЦАП і зменшує в 16 разів опорна напруга АЦП. Таким чином, у другому такті крок квантування h2=0,01 В і залишок, що утворився при вирахуванні з вхідної напруги схеми вихідної напруги ЦАП, буде перетворений в молодший напівбайт вихідного слова.
Очевидно, що використовуються в цій схемі 4-розрядні АЦП і ЦАП повинні володіти 8-розрядної точністю, в іншому випадку можливий пропуск кодів, тобто при монотонному наростанні вхідної напруги вихідний код АЦП не братиме деякі значення зі своєї шкали. Так само, як і в попередньому перетворювачі, вхідна напруга багатотактного АЦП під час перетворення повинно бути незмінним, для чого між його входом і джерелом вхідного сигналу слід включити пристрій вибірки-зберігання.
Швидкодія розглянутого багатотактного АЦП визначається повним часом перетворення 4-розрядного АЦП, часом спрацьовування цифрових схем управління, часом встановлення ЦАП з похибкою, що не перевищує 0,2-0,3 кванта 8-розрядного АЦП, причому час перетворення АЦП входить в загальний час перетворення двічі.
Швидкодія багатоступінчастого АЦП можна підвищити, застосувавши конвеєрний принцип багатоступінчастої обробки вхідного сигналу. У звичайному многоступенчатом ...
