Последовательно-параллельные АЦП
Последовательно-параллельные АЦП (рис. 3.12) позволяют в значительной мере уменьшить аппаратурные затраты параллельных преобразователей и увеличить быстродействие последовательных.
Рис. 3.12. Схема последовательно-параллельного АЦП
В схеме на рис. 3.12 для реализации шестиразрядного АЦП рассматриваемого типа используются два трехразрядных параллельных АЦП. Первый из них вырабатывает три старших разряда выходного кода. Эти же три разряда, представляющие собой грубо квантованное значение Uвх поступают на вход трехразрядного ЦАП. Разность сигнала Uвх и выходного сигнала ЦАП поступает на вход АЦП2, вырабатывающего три младших разряда выходного кода.
Если разность между грубо квантованным значением (с выхода ЦАП) и входным напряжением Uвх усилить в восемь раз, то можно использовать два АЦП с одним и тем же диапазоном входного напряжения. Однако в этом случае точность у АЦП1 должна быть почти такой же, как у шестиразрядного АЦП, так как иначе полученная разность между грубо квантованным значением и входным напряжением Uвх не будет иметь смысла.
При разработке последовательно-параллельных АЦП кроме задач, возникающих при проектировании любого типа АЦП, возникают задачи выбора структуры и согласования шкал отдельных ступеней АЦП. Рассмотрим некоторые особенности этих задач.
Например, для семиразрядного последовательно-параллельного АЦП, осуществляющего преобразование сигнала Uвх, необходимо выбрать разрядность АЦП1 и АЦП2 и осуществить согласование их шкал.
В связи с тем, что сложность схемы формирования разностного сигнала для второй ступени (АЦП2) (см. рис. 3.12) возрастает с увеличением числа разрядов первой (АЦП1), что ухудшает быстродействие всего АЦП, целесообразно в первой ступени использовать меньшее число разрядов. Компромиссом для данного АЦП будет использование в АЦП1 трех, а в АЦП2 – четырех разрядов.
Для согласования шкал параллельных АЦП необходимо, чтобы полный размах входного напряжения АЦП2 был равен шагу квантования АЦП1 Du1, т.е.: Du1=Uвх.max/8. Шаг квантования АЦП2 Du2 равен при этом шагу квантования Du рассматриваемого АЦП, т.е. Du = Du2 = Uвх.mах/27.
Кроме рассмотренного многоступенчатого последовательно-параллельного АЦП применяются многотактные последовательно-параллельные АЦП, в которых один и тот же параллельный АЦП работает последовательно несколько раз с соответствующим управлением пороговыми напряжениями Uоп, приложенными к резистивному делителю параллельного АЦП. Это позволяет снизить аппаратурные затраты, однако при прочих равных условиях преобразователи такого типа оказываются в несколько раз более медленными по сравнению с рассмотренными многоступенчатыми.