Гласман К.Ф., Алексеева Л.А., Покопцева М.Н. Цифровые устройства и микропроцессоры (часть 2)
Подождите немного. Документ загружается.
ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И
АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
81
последовательного счета. Его работа основана на подсчете числа
суммирований шага квантования, необходимого для получения значения
входного напряжения. Схема АЦП последовательного счета показана на
рис. 7.5. Она состоит из -разрядного реверсивного счетчика, компаратора
и -разрядного цифро-аналогового преобразователя, включенного в цепи
обратной связи.
n
n
Рис. 7.5. АЦП последовательного счета
С помощью компаратора сравниваются входное напряжение и
выходное напряжение ЦАП . Если , то на выходе компаратора
единичный уровень и счетчик работает в режиме суммирования тактовых
импульсов . Благодаря этому напряжение стремится к . Когда они
сравниваются, -разрядный выходной код
I
U
O
U
OI
UU >
O
U
C
I
U
n
D
будет представлять входное
напряжение АЦП. Если
O
UU
I
<
то счетчик работает в вычитающем
режиме. Таким образом, напряжение
O
, а следовательно, и выходной
код, отслеживают выходное напряжение
I
U
Для того, чтобы
предотвратить колебания сигнала реверсирования
U
DU /
после завершения
процесса отслеживания, можно дополнить схему АЦП устройством
блокировки счетчика при
2
S
OI
U <−
.
S
n
O
UU ⋅=
−1
2
U
U
Схема АЦП, показанного на рис. 7.5, очень проста. Но при
скачках входного напряжения процесс отслеживания может занять до 2
n
тактов (периодов импульсов ). Ускорение преобразования достигается в
АЦП поразрядного взвешивания. Его схема похожа на схему рис. 7.5,
только счетчик заменяется регистром с устройством управления. Работа
АЦП поразрядного взвешивания происходит следующим образом. Сначала
все разряды регистра устанавливаются в нулевое состояние. Затем в
старший разряд регистра вводится 1. При этом на выходе ЦАП
устанавливается напряжение , равное половине всего
C
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 2
82
диапазона измерения входного напряжения. Если , то старший
разряд регистра останется равным 1, если
OI
UU ≥
OI
UU
<
, то устанавливается
равным 0. Затем единица сдвигается в разряд ( ). Если
1−n
d
2−n
(
)
2
1
1
22
−
−
−
+⋅≥
n
n
n
I
dU
, то , если нет, то
1
2
=
−n
d 0
2
=
−n
d
. После таких
этапов процесс уравновешивания заканчивается и на выходе регистра
устанавливается кодовая комбинация, представляющая входное
напряжение АЦП. Для того, чтобы во время преобразования напряжение
не изменялось, на входы компаратора ставится схема выборки-
хранения.
n
I
U
Известны и другие последовательные АЦП, например, АЦП,
работающие по методу интегрирования.
Примеры ИС
:
К572ПВ1 - 12-разрядный АЦП поразрядного взвешивания. ИС
изготавливается по КМОП-технологии. Используется с внешним
операционными усилителями и источником опорного напряжения.
Типовое время преобразования - 110 мксек.
К1113ПВ1 - 10-разрядный АЦП поразрядного взвешивания. ИС
изготавливается по биполярной технологии и содержит все
функциональные узлы АЦП, включая источник опорного напряжения и
генератор тактовых импульсов. Выходные каскады выполнены по схеме с
тремя состояниями. Время преобразования - не более 30 мксек.
Сопоставляя параллельные и последовательные АЦП, можно
отметить следующее. Параллельные АЦП являются схемами
быстродействующими, но их реализация требует больших аппаратурных
затрат (6-разрядный АЦП содержит 64 компаратора). АЦП
последовательного счета имеют самую простую схему, но работают
сравнительно с низкочастотными напряжениями. АЦП поразрядного
взвешивания занимают по показателям сложности и быстродействию
промежуточное положение. Сочетание схем параллельных и
последовательных АЦП позволяет построить большое число вариантов
преобразователей с различными параметрами и разнообразными
функциональными возможностями.
ЛИТЕРАТУРА
83
ЛИТЕРАТУРА
1. Гласман К.Ф., Покопцева М.Н. Цифровые устройства и
микропроцессоры. Учебное пособие для студентов специальности
210312 «Аудиовизуальная техника». Часть 1. – СПб.: СПбГУКиТ,
2008.
2. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и
схемы. Методы проектирования. – М.: Мир, 2001.
3. Новиков Ю., Скоробогатов П. Основы микропроцессорной техники:
Курс лекций. – М.: ИНТУИТ.РУ, 2003.
4. Белов А. Самоучитель по микропроцессорной технике. – М.: Наука и
техника, 2003.
5. Новожилов О.П. Основы цифровой техники: Учебное пособие. – М.:
Радио Софт, 2004.
6. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника от логического элемента до
перспективных БИС/СБИС с программируемыми структурами. –
СПб.: БХВ – Петербург, 2004.
7. Бойко В. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства.
– СПб.: БХВ – Петербург, 2004.
8. Бойко В. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и
микроконтроллеры. – БХВ – Петербург, 2004.
9. Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры. – М.: Изд.
центр «Академия», 2004.
10. Уилкинсон Б. Основы проектирования цифровых схем. – Киев.:
Вильямс, 2004.
11. Фрике К. Вводный курс цифровой электроники. – М.: Техносфера,
2004.
12. Опадчий Ю.А. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник для
ВУЗов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005.
13. Точчи Р. Уидмер Н. Цифровые системы. Теория и практика. – Киев.:
Вильямс, 2004.
14. Алексеева Л.А., Буль М.П., Гласман К.Ф., Покопцева М.Н..
Методические указания по выполнению лабораторных работ для
студентов специальности 201400 «Аудиовизуальная техника» по
курсу «Цифровые устройства и микропроцессоры». – СПб.:
СПбГУКиТ, 2002.