2.4.2 Ацп с поразрядным уравновешиванием
АЦП с поразрядным уравновешиванием АЦП (ПУ) нашли самое широкое распространение. АЦП (ПУ) характерны такие свойства, как большое число уровней квантования (до 12 -14 двоичных разрядов), среднее быстродействие (10 5- 10 6 преобразований в с). Существенным недостатком АЦП (ПУ) являются большие значения дифференциальной и интегральной нелинейностей (1/ 2 - 1 цены МЗР).
Рисунок 2.6 – Структурная схема АЦП (ПУ) и временная диаграмма, поясняющая принцип преобразования
На рисунке 2.6 приведена структурная схема АЦП (ПУ), которая включает: регистр последовательных приближений (РПП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор (К), генератор тактовых импульсов (ГИ), регистр хранения (RG), схему управления (СУ), источник опорного напряжения (ИОН). В момент поступления сигнала "Пуск" со схемы управления СУ на регистр последовательных приближений начинается цикл преобразований в АЦП в следующей последовательности:
- сигналом "Пуск" в старший разряд РПП заносится лог. "1", а в остальные разряды лог. "0";
- на выходе ЦАП появляется напряжение, равное половине опорного напряжения с ИОНа. Если UВХ > 1/2 UОП, то на выходе компаратора появляется лог. "1" , поступающая на РПП и в старшем разряде РПП сохраняется "1", записанная при пуске преобразователя. В противном случае компаратор выдает “0” и в старшем разряде РПП стирается "1" и записывается "0";
- с поступлением второго импульса с ГИ на РПП происходит запись "1" в следующий старший разряд и на выходе ЦАП формируется напряжение, соответствующее коду двух старших разрядов РПП, которое также может быть меньше или больше входного напряжения и во второй разряд РПП запишется "0" или "1" в зависимости от выходного состояния компаратора;
- далее происходит последовательное опробирование каждого следующего разряда РПП и последовательное сравнение входного напряжения и напряжения с ЦАП. После опроса младшего (последнего) разряда с РПП появляется сигнал "Конец преобразования" (КП), а в РПП будет записан код, соответствующий входному напряжению с погрешностью, равной + - 1/2 цены младшего значащего разряда;
- по сигналу "КП" схема управления вырабатывает сигнал "Запись" на
регистр хранения и данные переносятся в RG. После этого цикл измерений повторяется по сигналу "Пуск" со схемы управления.
2.4.3 Ацп с плавающей точкой
Рисунок 2.7 – Структурная схема АЦП с плавающей точкой
Входной сигнал поступает на двенадцатиразрядное АЦП через переключатель, позволяющий усиливать входной сигнал на 6, 12,18 дБ. В верхнем положении переключателя сигнал на АЦП поступает без усиления. Если в этой ситуации сигнал станет настолько мал, что старший разряд никогда не будет использоваться, то блок регулировки переключит на одно положение вниз и размах сигнала увеличится в два раза. Блок регулировки выдаст 10 в старших разрядах. Если и в этом случае не будет задействован старший разряд АЦП, то блок регулировки переключит на усиление в 12 дБ и выдаст 01 в старшие разряды. По мере увеличения усиления на выходе блока регулировки появится сигнал 00 в старших разрядах. При увеличении уровня входного сигнала блок регулировки начнет уменьшать усиление.
При большом сигнале (11) шум останется тем, которым и был, а при малом мы его усиливаем (00) и потом при уменьшении сигнала на выходе во столько же уменьшаем и шум то есть отношение с/ш, остается тоже самое для каждого уровня сигнала.