Метод последовательного приближения

АЦП

Главным компонентом схемы аналогового ввода является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП оцифровывает входной аналоговый сигнал, то есть преобразует аналоговое напряжение в цифровую величину и хранит эту величину в FIFO буфере до тех пор, пока она не будет передана в память компьютера. Во время высокоскоростного сбора данных FIFO буфер предотвращает потерю данных из-за задержек прерывания, которые могут возникнуть при передаче данных в память компьютера. УСД используют различные методы аналого-цифрового преобразования. Наиболее частот используемые методы это: последовательного приближения, параллельный, последовательно-параллельный, двойного интегрирования и дельта-сигма модуляции.

АЦП последовательного приближения – наиболее популярный тип АЦП, используемый в УСД, поскольку его отличают высокое быстродействие и высокая точность при вполне умеренной стоимости. На рисунке А-12 изображена схема 8-разрядного АЦП последовательного приближения.

Рисунок А-12. АЦП последовательного приближения

Преобразователь последовательного приближения использует технику, похожую на определение веса объекта при помощи набора гирь. Например, предположим, что у вас имеется четыре гири 1 г, 2 г, 4 г и 8 г. Вы помещаете объект на одну чашу весов, а наибольшую гирю на другую. Если стрелка весов не сдвинулась, вы помещаете еще одну гирю с наибольшим весом. Если стрелка сдвинулась, то вы убираете эту гирю и ставите вместо нее гирю полегче. Это продолжается до тех пор, пока весы не будут уравновешены. Подсчитав число гирь с соответствующими весами, вы определите вес объекта.

8-разрядный преобразователь последовательного приближения работает подобным же образом. Регистр последовательных приближений устанавливает все восемь разрядов ЦАП в 0. Затем, начиная с самого старшего разряда (ССР), каждый бит устанавливается в 1, и компаратор (Комп) сравнивает выходное напряжение. Если напряжение ЦАП не превышает входного, то бит остается равным 1, в противном случае он устанавливается в 0. Цифровой код, представляющий входное аналоговое напряжение, выводится после того, как все n разрядов будут проверены. В случае 8-разрядного АЦП этот процесс обычно занимает меньше 2 мкс. На рисунке А-13 отображена последовательность преобразования 8-разрядным АЦП последовательного приближения.

Рисунок А-13. Последовательность преобразования 8-разрядным АЦП последовательного приближения