Принципы построения и реализации АЦП.

АЦП предназначены для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Они характеризуются: точностью, скоростью, сложностью аппаратной реализации и т.д. Поэтому выбор АЦП требует определенных знаний. Схемы АЦП могут реализовываться на основе последовательной, параллельной либо последовательно-параллельной процедур, они могут содержать или не содержать ЦАП.

4.1. Параллельные АЦП

У параллельных АЦП все разряды выходного кода вычисляются одновременно/параллельно, по-этомуони самые быстродействующие. Рассмотрим схему 3-разрядного АЦП (рис. 4.2), она содержит: источник опорного напряжения (ИОН) Uоп, высокоточный резистивный делитель напряжения, компарато-ры (К) (на каждый дискретный уровеньUвх), логическую схему (шифратор) и выходной регистр (РГ).

Здесь используется 7 компараторов и 7 соответствующих значений Uоп, образуемых с помощью делителя. Каждый из компараторов сравнивает Uвх с индивидуальным значением Uоп. Значения Uоп начинаются со значения, равного половине МЗР, и увеличиваются при переходе к каждомуследующему компаратору с шагом, равным Uоп /(2³-1). В результате для 3-х разрядного АЦП требуется 2³-1=7 компараторов.

В общем случае все компараторы, соответствующие уровням, расположенным ниже уровня U_{вх, I}, выдадут на своём выходе сигнал логической единицы, а остальные - нули. Шифратор выдаёт соответствующий цифровой код (табл. 4.1). В данном случае – это код 011.

Недостаток таких АЦП - высокая сложность. Действительно, n-разрядныйпараллельный АЦП сдержит 2ⁿ-1 компараторов и 2ⁿрезисторов (например, при n=10, требуется 1023 компаратора и 1024 резистора). Точность резисторов и компараторов должна быть лучше половинывеличины МЗР. Отсюда - высокая стоимость и значительная потребляемая мощность. Поэтому параллельные АЦП имеют невысокую разрядность (6 - 10), а в некоторых АЦП применяется параллельно-последовательный принцип, что несколько снижает быстродействие подобного АЦП по сравнению собычным параллельным АЦП, но зато позволяет получить большее число разрядов, не увеличивая количество компараторов (до 2ⁿ–1).