Последовательные АЦП с двоично-взвешенным приближением
Схема последовательного АЦП с двоично-взвешенным приближением дана на рис. 3.8, а.
Рис. 3.8. Последовательный АЦП с двоично-взвешенным приближением: а – схема; б – временная диаграмма работы
Входное напряжение uвх поступает на один из входов компаратора, на другой вход которого подается uцап. При сравнении этих напряжений компаратор вырабатывает команды, которые подаются на управляющее устройство УУ (состоящее из n-разрядного регистра Рг и триггеров Тг со схемами И), выходные сигналы которого управляют работой ЦАП.
При поступлении импульса запуска триггер старшего разряда Tг(n-1) устанавливается в состояние 1, а все остальные – в состояние 0. В первом такте работы АЦП компаратор сравнивает uвх с эталонным напряжением uэ(n-1), подаваемым с ЦАП и соответствующим единице его старшего разряда
Если uвх>uэ(n-1), то на выходе компаратора отсутствует импульс и в старшем разряде ЦАП (в триггере Tг(n-1)) сохранится 1; если же uвх<uэ(n-1), то компаратор выдает импульс, который, пройдя через схему Иn-1, устанавливает триггер Tг(n-1) в состояние 0. Одновременно происходит сдвиг в регистре Рг и единица перейдет в (n – 1)-й разряд, что обеспечит подачу эталонного напряжения uэ(n-2) с ЦАП на компаратор. Аналогично выполняются и все остальные такты работы АЦП. Таким образом, за n тактов осуществляется уравновешивание преобразуемого напряжения uвх суммой эталонных напряжений, снимаемых с ЦАП
В качестве примера на рис. 3.8, б представлена диаграмма работы пятиразрядного АЦП. Здесь преобразуемому напряжению соответствует код 11011.
По сравнению с АЦП единичного приближения рассматриваемый преобразователь осуществляет преобразование за n шагов вместо 2n – 1 и таким образом позволяет получить существенный выигрыш в быстродействии, который, например, при n = 10 достигает двух порядков. Очевидно, статическая погрешность и быстродействие такого преобразователя определяются в основном параметрами ЦАП и компаратора (порогом чувствительности, быстродействием).
Данные схемы АЦП широко распространены благодаря возможности построения многоразрядных (до 12 разрядов и выше) преобразователей сравнительно высокого быстродействия (время преобразования порядка нескольких сотен наносекунд). На основе этого метода серийно выпускаются ИМС 12-разрядного АЦП К572ПВ1. При преобразовании быстроменяющихся сигналов данные АЦП работают совместно с УВХ.