АЦП последовательного счета.

АЦП мгновенных значений.

Характеристики АЦП.

Так как АЦП является сложным электронным устройством, которое может быть выполнено в виде одной ИМС и содержит большое количество различных электронных компонентов, то характеристики АЦП зависят не только от его построения, но и от характеристик элементов, которые в него входят.

Основные показатели АЦП можно разделить на 2 группы:

I. Статические параметры:

1) Абсолютные значения и полярности входных сигналов.

2) Входное сопротивление.

3) Значения и полярности выходных сигналов.

4) Выходное сопротивление.

5) Значения и полярности напряжений и токов источников питания.

6) Количество двоичных или десятичных разрядов выходного кода.

7) Погрешность преобразования напряжения.

II. Динамические параметры:

1) Время преобразования.

2) Максимальная частота дискретизации.

3) Динамическая погрешность преобразования.

4) Основная характеристика АЦП - разрешающая способность - это величина, обратная максимальному числу кодовых комбинаций на выходе АЦП. Она выражается в процентах.

Например, 10-разрядный АЦП. Разрешающая способность = 1/2¹⁰ ≈ 0,1%. Если напряжение для такого АЦП = 10В, то абсолютное значение разрешающей способности = 10В ∙ 0,1% = 10мВ.

Время преобразования (Тпр) - интервал времени от начала преобразования до появления на выходе АЦП устойчивого цифрового кода. Для одних АЦП это время постоянно и не зависит от значения входного сигнала, для других АЦП оно зависит от значения входного сигнала и переменно.

Максимальная частота дискретизации - частота, с которой возможно преобразование входного сигнала при условии, что выбранный параметр не выходит за заданные пределы.

АЦП мгновенных значений можно разделить на следующие виды:

1) АЦП последовательного счета.

2) АЦП с последовательным приближением.

3) Параллельный АЦП.

4) Параллельно-последовательный АЦП.

5) АЦП с промежуточным преобразованием в интервал времени.

Рис. Структурная схема АЦП последовательного счета и графики процесса преобразования.

К – компаратор.

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь.

ИОН - источник опорного напряжения.

УУ - устройство управления.

ГТИ - генератор тактовых импульсов.

SA – ключ.

Компаратор К предназначен для сравнения входного напряжения (которое как раз и необходимо преобразовать в цифровой код) с напряжением обратной связи U₅. На прямой вход компаратора поступает входное напряжение, а на инверсный - U₅ (U обратной связи).

Работа АЦП начинается, когда УУ подает сигнал «Пуск», замыкается ключ SA и после этого импульсы от ГТИ поступают на счетчик импульсов. Счетчик увеличивает свое значение на 1 с приходом каждого последующего импульса. Этот увеличивающийся двоичный код поступает на ЦАП (U₃), который преобразует этот увеличивающийся код в напряжение U₅. U₅ увеличивается ступенчато. Так как U₅ все время возрастает, то в определенный момент оно превысит входное напряжение, а значит в этот момент компаратор подает сигнал «стоп», ключ размыкается и ГТИ больше не подает импульсы на счетчик, поэтому с выхода счетчика снимается цифровой код, соответствующий входному аналоговому напряжению, то есть мы преобразовали аналоговое напряжение в цифровую величину. Из графиков видно, что время преобразования непостоянно и зависит от уровня входного аналогового сигнала.