Параллельные АЦП

Аналого-цифровые преобразователи

АЦП — устройства, предназначенные для преобразования электрических величин (напряжения, тока, мощности, сопротивления, емкости и др.) в цифровой код.

По принципу построения АЦП делятся на:

§ параллельные;

§ последовательные.

Этот метод аналого-цифрового преобразования можно определить, как метод "грубой физической силы". Здесь для каждого возможного выходного уровня используется один компаратор, и общий выходной сигнал получается в виде двоичного кода путём соответствующего декодирования. Обычный аналоговый компаратор можно рассматривать как одноразрядный параллельный преобразователь, и если он является фиксирующим устройством, то получается уже преобразователь с регистром на выходе. Как правило такой преобразователь имеет внутреннюю архитектуру конвейерного типа, благодаря чему цифровую обработку одного отсчёта можно осуществлять одновременно с записью следующего отсчёта. Такой способ преобразования позволяет осуществить преобразование очень быстро: новый результат появляется на каждом такте. С другой стороны, в этом случае требуется большое число компараторов(255 или 256 для 8-разрядного преобразователя), что предопределяет относительно высокую стоимость устройства. В недалёком прошлом такой преобразователь составлял внушительный "кусок" оборудования, но в последнее время появился ряд АЦП в интегральном исполнении с числом разрядов от 4 до9.

Помимо очевидной сложности многоразрядных параллельных АЦП они имеют ограниченную точность из-за входных напряжений смещения компараторов. Разность соседних напряжений может составлять лишь несколько милливольт, и, если суммарное смещение пары соседних компараторов превышает эту величину, логический сигнал в неправильной последовательности поступит на логическую схему декодирования. Даже если логика работы схемы предусматривает это, ошибка тем не менее неизбежна. Эта проблема решается при реализации преобразователя такого типа в виде интегральной схемы при необходимости обеспечения небольших размеров бесполезной площади компараторов, чтобы достичь как высокого быстродействия, так и держать в разумных пределах бесполезную площадь кристалла и выход готовых изделий. В последнее время появился новый преобразователь в виде интегральной схемы на КМОП-структуре, в котором указанная проблема решается путём автокомпенсации смещения нуля каждого компаратора в течение части цикла преобразования.

U_i = , U_BX = 0 ¸ U₀.

Преобразователи параллельного типа реально выпускаются с разрядностью, не превышающей 8. От всех прочих типов преобразователей они отличаются максимальным быстродействием, обусловленным принципом их работы. Время задержки преобразователя определяется временными параметрами срабатывания микросхем и у лучших преобразователей составляет порядка 1 ¸ 10 нс. Существенным недостатком таких преобразователей является значительная аппаратурная сложность, которая геометрически возрастает с увеличением числа разрядов.

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 318; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!