Аналого-цифровой преобразователь (ацп)

Рис. . Схема параллельного АЦП

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства, которые преобразуют входные аналоговые сигналы в соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для работы с ЭВМ и другими цифровыми устройствами. Схема параллельного АЦП (рис. ) реализует метод непосредственного считывания и является на сегодняшний день самой быстродействующей. В таких схемах входной сигнал одновременно квантуется с помощью набора компараторов включенных параллельно входному источнику сигнала. Пороговые уровни компараторов установлены с помощью резистивного делителя напряжения в соответствии с используемой шкалой квантования. При подаче на такой набор компараторов входного сигнала на выходах последних будет иметь место проквантованный сигнал, представленный в параллельном коде, который с помощью кодирующей логики преобразуется в двоичный.

Каждое из опорных напряжений подается на неинвертирующие входы компараторов, а на инверсные входы подается входное напряжение. При подаче U_вх переключатся те компараторы, где U_вх > U_оп, при этом выходные сигналы этих компараторов принимают единичное значение. Выходы компараторов подключаются к шифратору приоритета, который преобразует этот m-разрядный параллельный единичный код в n-разрядный параллельный двоичный код.

Чаще всего аналоговые сигналы, которые требуется преобразовать в цифровую форму, изменяются во времени достаточно быстро, и возникающие при этом апертурные погрешности могут превышать величину интервала (шага) квантования Q. Чтобы сохранить значение преобразуемого сигнала неизменным на все время преобразования, его величина в определенный момент фиксируется с помощью специального устройства, которое называется устройством выборки-хранения. Схема выборки-хранения (рис. ) должна на интервале времени выборки повторять на выходе входной аналоговый сигнал, а при переключении в режим хранения сохранять последнее значение U_вых на своем выходе до поступления сигнала выборки.

Рис. . Схема выборки-хранения

Эта интегральная микросхема содержит два ОУ с малыми временами установления. ОУ выполнен по схеме выходного повторителя и имеет на входах МОП-транзисторы, которые имеют очень малую утечку тока через запоминающий конденсатор С₁. Высококачественный ключ связывает выход первого ОУ с С₁. Когда ключ замкнут, вся система работает как ОУ, при этом на конденсаторе С₁ поддерживается напряжение как раз такое, чтобы U_вых = К U_вх, (где К – коэффициент передачи, определяемый соотношением значений резисторов R₁ и R₂). При размыкании ключа U_вых сохраняет свое значение, пока токи не изменят заряд конденсатора С₁. Для характеристики ошибки в режиме хранения обычно указывают скорость изменения выходного напряжения при данной запоминающей емкости С₁.

Рис. . Схема последовательного цикла

Опертурная погрешность – погрешность, которая возникает в момент изменения сигнала.