Параллельный метод построения АЦП

В параллельных АЦП входной сигнал подается сразу на ряд параллельно включенных компараторов.

На рис. 4.2 показана реализация параллельного способа для 3-разрядного числа. С помощью трех разрядов можно представить восемь различных чисел, включая ноль. Необходимо, следовательно, семь соответствующих компараторов. Семь соответствующих напряжений, отличающихся друг от друга на величину шага квантования U _Δ , образуются с помощью делителя опорного напряжения. Напряжение U _Δ равно Е₀ /7. Если входное напряжение Uвх находится в пределах от 5/2 U _Δ до 7/2 U _Δ , то компараторы 1, 2, 3 устанавливаются в состояние «1», а с 4-го по 7-й – в состояние «0». С помощью приоритетного шифратора число 3 преобразуется в числовой двоичный код 011. Однако приоритетный шифратор нельзя подсоединять непосредственно к выходам компараторов.

Если в течение времени преобразования Uвх изменится, может быть получен ошибочный результат. Например, при повышении Uвх вслед за компаратором 3 срабатывает компаратор 4. В двоичном коде это соответствует переходу от 011 к 100.

Рис. 4.2. Структурная схема 3-разрядного параллельного АЦП

Если старший разряд вследствие меньшего времени задержки изменит свое состояние раньше других разрядов, то временно возникнет число 111, т. е. семь. Величина ошибки составит половину измеряемой величины, а ошибочное число может быть записано в запоминающее устройство. Этот недостаток устраняется включением после каждого компаратора схемы запоминания аналоговой величины, в качестве которой используются Д-триггеры, срабатывающие по фронту. Поскольку изменение состояния триггеров происходит по фронту тактирующего импульса (сигнала синхронизации), то тем самым обеспечивается стационарное состояние на входе приоритетного шифратора во время преобразования. Благодаря параллельной работе каскадов этот способ АЦ-преобразования является самым быстродействующим. При использовании технологии ЭСЛ, такие АЦП могут обрабатывать сигналы с частотой до 100 МГц.