Структурная схема АЦП с динамической

компенсацией (рис.2.2)

Рис. 2.2.Структурная схема АЦП с динамической

компенсацией

К входу АЦП приложено аналоговое напряжение.

Компаратор «проверяет» величину напряжения, поступающего от ЦАП. Если напряжение на входе A больше напряжения на входе B, разрешается прохождение тактовых импульсов на вход счетчика. Счетчик с каждым новым импульсом «добавляет» уровень на двоичном выходе. Счет продолжается до тех пор, пока напряжение обратной связи на входе B не превысит аналоговое напряжение по входу A. В этой точке компаратор останавливает счетчик.

Вспомним работу компаратора (рис.2.3).

Рис. 2.3 Структурная схема компаратора

Основа компаратора – операционный усилитель. Суть его работы: если , то на выходе имеется логическая 1; если , то на выходе – логический 0, причем уровни 1 и 0 устанавливают равными уровням ТТЛ-логики.

На вход B компаратора с выхода ЦАП по цепи обратной связи подается линейно-возрастающее напряжение (пилообразной формы), так как в процессе счета перед началом нового цикла счета уровень напряжения с выхода ЦАП начинается с нуля.

Интегрирующий АЦП (рис.2.4)

Структурная схема интегрирующего АЦП приведена на рис.2.4:

Рис. 2.4. Структурная схема интегрирующего АЦП

Работа АЦП может быть пояснена рис.2.5.

Предположим, что аналоговое напряжение на входе АЦП равно 3В (а). Линейно-изменяющееся напряжение нарастает с 0В, и пока оно не достигнет точки Y, оно меньше входного, и с выхода компаратора действует логическая 1, каждая «разрешает» работу схемы И, через которую проходят тактовые импульсы (по нашему рисунку – прошло 3 тактовых импульса).

В точке Y напряжение на выходе компаратора устанавливается равным логическому 0 – счетчик останавливается, так как схема И «закрылась». Счет останавливается на числе 0011 (3В).

Если на входе установлено (б), то линейно-возрастающее напряжение сравняется с входным в точке Z – здесь компаратор «закроет» схему И, счет прекратится при выходном двоичном напряжении 0110 (6В).

Недостаток данной схемы – слишком велико время при преобразовании больших напряжений.

Рис. 2.5. Принцип работы интегрирующего АЦП

АЦП последовательного приближения (рис.2.6)

Рис. 2.6.Структурная схема АЦП последовательного приближения

В АЦП последовательного приближения имеется новый блок – регистр последовательного приближения. Работа данной схемы поясняется рис. 2.7. Предположим, что на вход подадим .

Как видно из рисунка 2.7, если на втором шаге ответ компаратора «больше», то этот разряд «очищается» (устанавливается 0 в этом разряде) и процесс «опроса» идет к следующему шагу. Если ответ «меньше», то в разряде устанавливается 1, и регистр последовательного приближения засылает запрос (1) в нижеследующий разряд и т.д. до конца (0111) или (). Т.о., регистр последовательного приближения выполняет операции (в прямоугольниках); на поставленные вопросы отвечает компаратор.

Преимущество данной схемы АЦП – небольшое количество опросов – процесс достаточно быстрый. Данный вид АЦП имеет широкое применение. Имеется много других схем АЦП – см. рис 2.9

Рис. 2.7. Принцип работы АЦП последовательного

приближения