Измерительные вычислительные системы Методы ЦАП и АЦП Преподаватель

Скачать презентацию Измерительные вычислительные системы Методы ЦАП и АЦП Преподаватель

ИВС_Лекция_7_Методы ЦАП и АЦП.pptx

Количество слайдов: 100

Измерительные вычислительные системы Методы ЦАП и АЦП Преподаватель: доцент кафедры радиофизики и радиоэлектроники Семенов Андрей Леонидович Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Типы сигналов: Ø Аналоговые - непрерывные по времени и амплитуде. Ø Дискретные - сигналы, представленные последовательностью отсчетов, т. е. значениями амплитуды сигналов в дискретные моменты времени. Ø Цифровые - сигналы, дискретные по времени и квантованные по уровню. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Выходной сигнал любого непрерывного датчика представляет собой аналоговый сигнал, плавно изменяющийся со временем. Для передачи этого сигнала в вычислительную систему необходимо сначала его “оцифровать”. При использовании ее в цифровой системе обработки информации: Ø Сигнал должен быть дискретизирован по времени. Иногда это действие называется дискретной выборкой по времени, или просто дискретизацией. Ø Разрешение измеряемой информации будет уменьшено из-за того, что цифровая система работает с фиксированным количеством бит информации. Поступающая информация становится квантованной по амплитуде. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Структурная схема преобразования аналогового сигнала в цифровой Источник информации (датчик) Дискретизатор Квантующее устройство Преобразователь Измерительные вычислительные системы Непрерывный сигнал по времени и амплитуде Дискретный по времени сигнал Дискретный по времени и квантованный по амплитуде (цифровой сигнал) Двоичный код ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Структурная схема преобразования аналогового сигнала в цифровой f(t) - аналоговый сигнал P(t) Источник информации (датчик) P(t) - дискретизирующая функция τ Дискретизатор 0 Квантующее устройство f’(t) f’’(t) 6 Преобразователь T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T f’(t) - дискретизированный сигнал f’’(t) - квантованный сигнал 4 2 0 Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Дискретизация. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Дискретизация. Боковые полосы сосредотачиваются на частотах, кратных частоте дискретизации. Для предотвращения наложения боковых полос на оригинал частота дискретизации должна быть выбрана в зависимости от максимальной частоты wmax из функции f(t). В соответствии с диаграммой, чтобы центральный спектр не перекрывался боковыми полосами, необходимо соблюдение условия: ws ≥ 2 wmax Найквист - Шеннон - Котельников Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Дискретизация. Если система создана для обработки частот, не превышаюих wmax, и w. S = 2 wmax , а частота входного сигнала увеличивается до wmax + δw, то на выходе системы появляются низкочастотные составляющие с частотой wmax - δw. Этот эффект наложения спектров называется Алиасинг - это появление в выходном сигнале низкочастотных составляющих, созданных самой системой. В системах с фиксированной частотой дискретизации могут применяться антиалиасингфильтры для ограничения сверху частоты входного сигнала значением w. S. Из-за того что реальные фильтры не обладают резкими частотами отсечки, необходимо максимально разносить полезный спектр и боковые полосы. Высокоточные системы используют частоты дискретизации порядка 6 wmax. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Дискретизация Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Дискретизация. Найквист - Шеннон - Котельников Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Квантование Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Квантование. Любое цифровое слово ограничено старшим значащим разрядом (С 3 Р), имеющим наибольшее значение, и младшим значащим разрядом (М 3 Р), имеющим наименьшее значение. Из этого следует, что наилучшее разрешение, которое может быть достигнуто при переводе аналоговой величины в цифровой вид, равно ½ М 3 Р. Иногда это значение называют ошибкой квантования и оно может достигать ± ½ М 3 Р. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

Квантование Методы ЦАП и АЦП Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Квантование. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Классификация ЦАП - это устройство (автономно реализованный функциональный узел, или же встроенное на кристалле микроконтроллера), предназначенное для преобразования входного цифрового сигнала (двоичных кодовых комбинаций), в эквивалентные значения аналогового сигнала. ЦАП во многих случаях входит составной частью в АЦП. Структурная организация ЦАП имеет гораздо меньшее разнообразие вариантов, чем у АЦП. По принципу формирования выходного сигнала: Ø суммированием токов Ø суммированием напряжений Ø делением напряжений По характеру опорного сигнала: Ø с фиксированным опорным сигналом Ø с изменяющимся опорным сигналом (перемножающего типа) Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Классификация ЦАП По принципу действия: Ø Широтно-импульсный модулятор Ø ЦАП передискретизации, например дельта-cигма ЦАП Ø Взвешивающий ЦАП Ø Частный случай взвешивающего ЦАП: ЦАП с матрицей резисторов R-2 R Ø Сегментный ЦАП Ø Гибридные ЦАП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП ЦАП с весовыми сопротивлениями - матрица двоично-взвешенных резисторов; n ключей (S 0 – Sn-1), управляемых входным двоичным кодом D=(dn-1, dn-2, … d 1, d 0); источник опорного напряжения (ИОН) Uоп; выходной суммирующий операционный усилитель (ОУ). Суть преобразования - суммирование нескольких токов (по числу единичных разрядов входного кода). Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП ЦАП с весовыми сопротивлениями а напряжение на выходе ЦАП: Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП ЦАП с весовыми сопротивлениями Данная схема проста по структуре, однако ее реализация представляет определенную сложность из-за того, что с увеличением разрядности ЦАП величины сопротивлений имеют очень большой разброс. Например, для 16 -разрядного ЦАП это диапазон от R до 215*R=32768*R. Если R=10 к. Ом, то R 0=327, 68 МОм. А так как разрешающая способность ЦАП должна быть при этом не хуже половины МЗР, то точность выполнения номинала этого резистора должна быть не хуже 1/65536. где Uоп - опорное (эталонное) напряжение; di - коэффициенты двоичных разрядов, принимающие значения 0 или 1; n - число двоичных разрядов; k - коэффициент пропорциональности. Uвых максимально, когда все разряды принимают значение 1: Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП ЦАП с матрицей R – 2 R Особенность матрицы R – 2 R заключается в том, что при любом положении ключей Si ее входное сопротивление со стороны источника UОП всегда равно R, т. е. общий ток, втекающий в матрицу, равен I=UОП/R. Распределение потенциалов в узлах матрицы не меняется при изменении положения ключей, т. к. входное сопротивление ОУ, охваченного отрицательной обратной связью через резистор R, фактически равно нулю, потенциал его входа равен потенциалу «земли» . => Напряжение последовательно уменьшается вдвое в узлах схемы по мере их удаления от ИОН и, => также уменьшаются токи, протекающие через ключи Si. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП ЦАП с матрицей R – 2 R В каждой точке соединения резисторов R и 2 R ток разветвляются на два равных тока. В соответствии с кодом числа D (в примере D=0111) эти взвешенные токи поступают на вход ОУ. Тогда общий ток на инверсном входе ОУ будет: Результирующее напряжение ЦАП: выходное Uвых максимально, когда все разряды имеют значение 1: Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Другие виды ЦАП Ø Т. к. выходной ток в таких преобразователях изменяется линейно, то имеется возможность умножения аналогового сигнала на цифровой код, если вместо Uоп использовать аналоговый сигнал. Такие ЦАП называются перемножающими. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Другие виды ЦАП Ø Широтно-импульсный модулятор - простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром низких частот. Например, такой способ часто используется для управления скоростью электродвигателей. S Uоп U 1 Фильтр U 1 Uвых Контроллер с помощью своего таймера/счетчика формирует последовательность импульсов, относительная длительность которых γ=tи/Т определяется соотношением: γ=D/2 N. D - код, N - разрядность ЦАП. Uвых=y. U 1 Рассмотренная схема обеспечивает почти идеальную линейность преобразования, не содержит прецизионных элементов (за исключением источника опорного напряжения). Основной ее недостаток – низкое быстродействие. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Другие виды ЦАП Ø ЦАП передискретизации - например дельта-cигма ЦАП, основан на изменяемой плотности импульсов. Существенное увеличение частоты дискретизации цифрового сигнала позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП. Большинство ЦАП большой разрядности (более 16 бит) построены на этом принципе. Ø Сегментный ЦАП - содержит по одному источнику тока или резистору на каждое возможное значение выходного сигнала. Например, 8 -битный ЦАП этого типа содержит 255 сегментов, а 16 -битный - 65535. Теоретически, сегментные ЦАП имеют самое высокое быстродействие, так как для преобразования достаточно замкнуть один ключ, соответствующий входному коду. Ø Гибридные ЦАП - используют комбинацию перечисленных выше способов. Большинство микросхем ЦАП относится к этому типу. Выбор конкретного набора способов преобразования является компромиссом между быстродействием, точностью и стоимостью ЦАП. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Параметры ЦАП можно разделить на две группы: Ø статические Ø динамические Статические параметры могут быть определены по характеристике преобразования или статической характеристике (СХ), под которой понимают зависимость значений выходной аналоговой величины Ui(t) от значений входного кода Di. Эта зависимость может быть представляться в виде графика, формулы или таблицы. Реальная СХ может существенно отличаться от идеальной. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Разрядность n – число разрядов/бит, определяет максимальное количество различных уровней N выходного сигнала N=2 n, которые ЦАП может воспроизвести: n = log 2 N Разрешающая способность – величина, обратная максимальному числу кодовых комбинаций N на входе ЦАП, она представляет собой приращение Uвых при преобразовании смежных значений цифрового кода Dj, т. е. при изменении кода Dj на один МЗР. Это приращение h называют также шагом квантования по уровню. Разрешающая способность выражается в процентах, разрядах или децибелах и характеризует потенциальные возможности АЦП с точки зрения достижимой точности. Например, 12 -разрядный ЦАП имеет разрешающую способность 1/4095, или 0, 0245% от полной шкалы, или -72, 2 д. Б. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Коды, используемые при ЦА преобразовании Используются как однополярные, так и двухполярные/биполярные сигналы. При биполярных сигналах могут применяться следующие коды: 1) Прямой 2) Смещенный 3) Дополнительный Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Коды, используемые при ЦА преобразовании 1) Прямой код - отдельный знаковый разряд управляет переключением полярности Uвых Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Коды, используемые при ЦА преобразовании 2) Смещенный код При вводе чисел в ЦАП диапазон чисел (-2 n-1 ≤ Х ≤ 2 n-1 -1) сдвигают до диапазона (0… 2 n-1) путем прибавления 2 n-1. Числа, большие 2 n-1, при этом считаются отрицательными, а числа, меньшие 2 n-1, - положительными. Среднее число 2 n-1 соответствует нулю. Прибавление числа, составляющего половину полной шкалы данной разрядности, можно легко выполнить путем инверсии старшего (знакового) разряда. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Коды, используемые при ЦА преобразовании 3) Дополнительный код - отрицательные числа представляются двоичным дополнением положительного числа (инверсия всех разрядов с последующим суммированием младшего разряда с единицей) диапазон представления чисел: -2 n-1 ≤ Х ≤ 2 n-1 -1 (n –разрядность ЦАП). Для n=8 получаем -27 ≤ Х ≤ 27 -1 или -128 ≤ Х ≤ 127. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Коды, используемые при ЦА преобразовании Прямой код дает возможность использовать в 2 раза большее разрешение (например, для 4 -разрядного ЦАП при напряжении полной шкалы 8, 0 В МЗР=8/16=0, 5) по cравнению с дополнительным и смещенным кодами (когда МЗР=8/8=1). Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Необходимо учитывать инструментальную погрешность - аппаратурную погрешность, определяемую нестабильностью ИОН, погрешностью ключей, резистивных матриц и выходных ОУ. Основными факторами, вызывающими возникновение погрешностей элементов, являются: технологический разброс параметров; влияние изменений окружающей среды (в основном температуры); изменение параметров во времени (старение); воздействия внешних и внутренних шумов и помех. Поэтому характеристики преобразования реальных ЦАП отличаются от идеальных формой, значением ступеней и расположением относительно осей координат. Все инструментальные погрешности проявляются в основном в виде параметров, характеризующих степень совпадения реальной СХ с идеальной. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Статические характеристики ЦАП (n=3) Идеальные: 1 – ступенчатая; 2 – линеаризованная 3, 4, 5 – реальные с учетом: 3 - смещения 4 - изменения усиления 5 - нелинейности Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования - смещение нуля - параллельный сдвиг реальной СХ (3) - изменение коэффициента передачи отклонение крутизны реальной СХ от идеальной (4) - нелинейность преобразования - отклонение реальной СХ от идеальной прямой (5). Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Погрешность усиления – ошибка от изменения коэффициента передачи/усиления - характеризуется отклонением реальной СХ от крутизны идеальной. Т. к. ошибка от усиления изменяет наклон всей СХ, то относительная ошибка будет одинакова на каждом шаге преобразования. Эта ошибка может быть выражена в единицах МЗР или милливольтах, а также в процентах от максимальной величины. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Интегральная нелинейность (ИН/INL) – определяется отклонениями реальной СХ от идеальной во всем диапазоне преобразования. Она показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики (выражается в МЗР). Для ЦАП это отклонение измеряется на каждом шаге. В дешевых приборах интегральная нелинейность достигает 1 МЗР. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Дифференциальная нелинейность (ДН/DNL) - определяется как отклонение (с учетом знака) расстояния между двумя соседними уровнями Uвых от идеального значения UМЗР. ДН определяется отклонениями реальной СХ в части диапазона/локально. Она обычно определяется в относительных единицах или в единицах МЗР. Большое значение дифференциальной нелинейности δдн может привести к тому, что ЦАП станет немонотонным. Это означает, что увеличение цифрового кода будет приводить к уменьшению выходного сигнала на какомнибудь участке СХ. Если δдн ≤ 1 МЗР, то гарантируется, что ЦАП является монотонным, никакие данные не потеряны. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Выпадение кода Избыток кода Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Статические погрешности ЦА преобразования Монотонность СХ - - возрастание (уменьшение) Uвых при возрастании (уменьшении) значения входного кода Dвх. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования МЗР, то СХ немонотонна. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Статические параметры ЦАП. Погрешности ЦА преобразования Опорное напряжение (Uоп). Характеристики ЦАП в большой степени определяются источником опорного напряжения (ИОН), который может быть встроен в корпус ЦАП или применяться как внешний элемент. Если на выходе аналоговый сигнал не усиливается, то максимальный входной код соответствует Uоп также определяет напряжение шага, т. е. изменение выхода в ответ на 1 переход МЗР на входе. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Динамические параметры ЦАП. Динамические погрешности ЦА преобразования Идеальный ЦАП должен мгновенно выдавать аналоговый сигнал при подаче на вход цифрового кода. Реально же аналоговый сигнал на выходе появляется через какое-то время, которое включает внутренние задержки, время нарастания Uвых (скорость нарастания ограничена), в том числе и задержки в ОУ. Цифровые системы управления работают при непрерывно изменяющихся значениях входных кодов. Поэтому считывание значений напряжения с выхода ЦАП должно производиться после окончания всех переходных процессов в нем. Это позволит получить точность, на которую рассчитан ЦАП, а быстродействие системы будет определяться временем переходных процессов ЦАП, т. е. его быстродействием. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Динамические параметры ЦАП. Динамические погрешности ЦА преобразования Время преобразования - интервал времени, в течение которого после подачи кода на выходе устанавливается сигнал с заданным отклонением от истинного (в пределах шага квантования). Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Динамические параметры ЦАП. Динамические погрешности ЦА преобразования Максимальная частота дискретизации - максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Котельникова необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

ЦАП Методы ЦАП и АЦП Параметры и характеристики ЦАП. Динамические параметры ЦАП. Динамические погрешности ЦА преобразования Динамический диапазон (DD) - соотношение наибольшего и наименьшего сигналов (напряжения или тока), которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах: где h – шаг квантования (связан с разрядностью и шумовым порогом). Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Примеры АЦП прямого преобразования MOD-4100 производства Computer Labs, 1975 года выпуска, собранный на основе дискретных компараторов. Компараторов 16 штук (они расположены полукругом, для того, чтобы уравнять задержку распространения сигнала до каждого компаратора), следовательно, АЦП имеет разрядность всего 4 бита. Скорость преобразования 100 MSPS, потребляемая мощность 14 ватт. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Примеры АЦП прямого преобразования VHS-630 1970 года выпуска, произведенное фирмой Computer Labs, содержало 64 компаратора, имело разрядность 6 бит, скорость 30 MSPS и потребляло 100 ватт Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Типы АЦП Параллельные Последовательного приближения Последовательные Последовательного счета Последовательно-параллельные Интегрирующие Многотактные Многоступенчатые Следящие Конвеерные Однотактные Измерительные вычислительные системы Многотактные Сигма-дельта ИГУ-2014 Преобразователи Напряжение-Частота доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Характеристики типов АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Компаратор на ОУ Триггер Шмитта В триггере Шмитта напряжение на выходе НИКОГДА не будет равно нулю. Для решения проблемы флуктуационных скачков напряжения при U 1=0 вводят гистерезис. Для этого вводят положительную обратную связь. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Параллельные АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Параллельные АЦП Достоинства: Ø высокое быстродействие, достигающее десятков наносекунд. Недостатки: Ø большая сложность (количество компараторов в схеме равно числу уровней квантования, и равно 2 n) Ø высокая стоимость; Ø невысокая точность (8 -10 двоичных разрядов) Ø Высокое энергопотребление Особенности сопряжения с микропроцессорными системами: Поскольку АЦП даннаго типа, как правило, имеют быстродействие, большее чем микропорцессорная система, то приходится вначале записывать данные с выхода АЦП в быстродействующее буферное ОЗУ Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Параллельные АЦП Дополнительный недостаток (исправляемый): Преход 011 ->100 может привести к тому, что на выходе АЦП кратковременно возникнет код 111 (разность времен задержки разных разрядов) Способы устранения: 1. Использование УВХ Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Параллельные АЦП Дополнительный недостаток (исправляемый): Преход 011 ->100 может привести к тому, что на выходе АЦП кратковременно возникнет код 111 (разность времен задержки разных разрядов) Способы устранения: 2. Использование кода Грея Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения В первый момент времени после поступления первого тактового импульса на выходе регистра последовательного приближения формируется код половины полной шкалы преобразователя. Этот код соответствует двоичному числу 1000 (4 разряда). При подаче этого кода на входы ЦАП на его выходе появится напряжение, соответствующее половине опорного напряжения Uоп. При поступлении следующих тактовых импульсов этот код будет сдвигаться вправо, обеспечивая тем самым уменьшение веса разрядов ровно вдвое. Таким образом, если после первого тактового импульса на выходе цифро-аналогового преобразователя присутствует половина полной шкалы, то после второго тактового импульса там будет присутствовать четверть, затем одна восьмая часть полной шкалы, и так далее. После завершения преобразования, на управляющем выходе регистра последовательного приближения появляется нулевой потенциал, показывающий, что преобразование закончено. Регистр ПП: 1000 (8 h) -> 0100 (4 h) -> 0110 (6 h) -> 0101 (5 h) Если бы напряжение на входе было 7 h>Uвх>6 h, то 1000 (8 h) -> 0100 (4 h) -> 0110 (6 h) -> 0111 (7 h) 12 h>Uвх>11 h? Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения Для эффективного использования АЦП последовательного приближения, между его входом и источником преобразуемого сигнала следует включать УВХ. Диаграмма последовательностей переходов РПП для 3 -х разрядного АЦП ПП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения Для полного преобразования аналогового сигнала в цифровую форму АЦП последовательного приближения требуется, как минимум, N+1 тактовых импульсов (один такт на выдачу половинного напряжения и N тактов для получения N двоичных разрядов). Данный класс АЦП занимает промежуточное положение по быстродействию, стоимости и разрешающей способности между последовательно-параллельными и интегрирующими АЦП и находит широкое применение в системах управления, контроля и цифровой обработки сигналов. Быстродействие АЦП данного типа определяется суммой времени установления tуст ЦАП до установившегося значения с погрешностью, не превышающей 0, 5 ЕМР, времени переключения компаратора tк и задержки распространения сигнала в регистре последовательного приближения tз. Сумма tк + tз является величиной постоянной, а tуст уменьшается с уменьшением веса разряда. Следовательно для определения младших разрядов может быть использована более высокая тактовая частота. При поразрядной вариации fтакт возможно уменьшение времени преобразования tпр на 40%. Для этого в состав АЦП может быть включен контроллер. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения Общая точность и линейность АЦП ПП определяется, прежде всего, внутренним ЦАП. До недавнего времени в большинстве прецизионных АЦП последовательного приближения для достижения желательной точности и линейности использовалась тонкопленочная лазерная подгонка => увеличение стоимости системы. По этой причине в более новых АЦП последовательного приближения стали популярными ЦАП с коммутируемыми конденсаторами (или конденсаторами с перераспределением заряда). Преимущество ЦАП с коммутируемыми конденсаторами состоит в том, что их точность и линейность определяются, прежде всего, качеством фотолитографии, которое, в свою очередь, зависит от площади конденсаторных пластин, емкости и соотношения емкостей конденсаторов. Кроме того, для достижения высокой точности и линейности конденсаторы малой емкости могут подключаться параллельно основным конденсаторам или отключаться от них в соответствии с алгоритмом автокалибровки без необходимости применения тонкопленочной лазерной подстройки. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного приближения ЦАП с коммутируемыми конденсаторами (или конденсаторами с перераспределением заряда. Работа "конденсаторного" ЦАП подобна работе резистивного R/2 R ЦАП. Когда индивидуальный конденсатор разряда подключен к VREF, делитель напряжения, созданный конденсатором разряда и общей емкостью матрицы (2 C), добавляет в точке А напряжение, равное весу этого разряда. Когда индивидуальный конденсатор разряда подключен к «земле» , такое же напряжение, пропорциональное весу этого разряда, вычитается из суммарного напряжения в точке A. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного счета Остановка счета происходит по условию: Vвх<= Vос Время преобразования: tпр. мах = (2 n-1)/fтакт Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП последовательного счета Статическая погрешность преобразования определяется суммарной статической погрешностью используемых ЦАП и компаратора. Частоту счетных импульсов необходимо выбирать с учетом завершения переходных процессов в них. АЦП данного типа без устройства выборкихранения пригодны для работы с постоянными или медленно изменяющимися напряжениями, которые за время преобразования изменяются не более, чем на значение кванта преобразования. Минусом АЦП последовательного счета является небольшая частота дискретизации, достигающая нескольких килогерц. Достоинством АЦП данного класса является сравнительная простота построения. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Следящие АЦП Для формирования приращения ΔU необходимо на один вход вычитателя подать текущее значение входного напряжения Uвх, а на другой вход надо подать напряжение которое было на входе устройства в момент начала предыдущего цикла кодирования. Это напряжение формируется с помощью ЦАП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Следящие АЦП Приращение сигнала ΔU с выхода вычитателя подается на вход АЦП. Цифровая оценка приращения ΔU с выхода БИС АЦП суммируется со значением выходного кода Nвых(i– 1), полученного на предыдущем цикле преобразования. Т. к входное напряжение Uвх могло за время прошедшее с предыдущего цикла кодирования как увеличиться, так и уменьшиться, то приращение ΔU может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому сложение кода приращения NΔU с предыдущем значением кода преобразователя Nвых(i– 1) в сумматоре должно осуществляться с учетом знака приращения ΔU. Полученный код на выходе сумматора Nвых(i) при этом будет соответствовать текущему значению входного напряжения Uвх. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Следящие АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП Недостатком последовательных АЦП является низкая помехоустойчивость результатов преобразования. Действительно, выборка мгновенного значения входного напряжения, обычно включает слагаемое в виде мгновенного значения помехи. Впоследствии при цифровой обработке последовательности выборок эта составляющая может быть подавлена, однако на это требуется время и вычислительные ресурсы. В интегрирующих АЦП входной сигнал интегрируется либо непрерывно, либо на определенном временном интервале, длительность которого обычно выбирается кратной периоду помехи. Это позволяет во многих случаях подавить помеху еще на этапе преобразования. Платой за это является пониженное быстродействие интегрирующих АЦП. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (однотактные) Однотактный интегрирующий АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (однотактные) В исходном состоянии ключ на полевом транзисторе замкнут, емкость С разряжена, напряжение на выходе компаратора равно нулю. По сигналу начала измерений взводится триггер и счетчик начинает насчитывать импульсы тактового генератора. Одновременно от опорного источника тока IОП начинает заряжаться интегрирующая емкость С. В момент равенства напряжений на входах компаратора сбрасывается триггер, счет останавливается, а насчитанное число записывается в регистр. Схема возвращается в исходное состояние. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Двухтактный интегрирующий АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Преобразование проходит две стадии: стадию интегрирования и стадию счета. В начале первой стадии ключ S 1 замкнут, а ключ S 2 разомкнут. Интегратор И интегрирует входное напряжение Uвх. Время интегрирования входного напряжения t 1 постоянно; в качестве таймера используется счетчик с коэффициентом пересчета Kсч, так что Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) К моменту выходное составляет: окончания интегрирования напряжение интегратора где Uвх. ср. - среднее за время t 1 входное напряжение. После окончания стадии интегрирования ключ S 1 размыкается, а ключ S 2 замыкается и опорное напряжение Uоп поступает на вход интегратора. При этом выбирается опорное напряжение, противоположное по знаку входному напряжению. На стадии счета выходное напряжение интегратора линейно уменьшается по абсолютной величине. Стадия счета заканчивается, когда выходное напряжение интегратора переходит через нуль. При этом компаратор К переключается и счет останавливается. Интервал времени, в котором проходит стадия счета, определяется уравнением Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Подставив значение Uи(t 1) и с учетом того, что: где n 2 - содержимое счетчика после окончания стадии счета, получим результат: Отличительной особенностью метода многотактного интегрирования является то, что ни тактовая частота, ни постоянная интегрирования RC не влияют на результат. Необходимо только потребовать, чтобы тактовая частота в течение времени t 1+t 2 оставалась постоянной. В окончательный результат входят не мгновенные значения преобразуемого напряжения, а только значения, усредненные за время t 1. Поэтому переменное напряжение ослабляется тем сильнее, чем выше его частота. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Определим коэффициент передачи помехи Кп для АЦП двухтактного интегрирования. Пусть на вход интегратора поступает гармонический сигнал единичной амплитуды частотой f с произвольной начальной фазой φ. Среднее значение этого сигнала за время интегрирования t 1 равно: Эта величина достигает максимума по модулю при φ = +/- πk, k=0, 1, 2, . . . В этом случае Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (двухтактные) Из следует, что переменное напряжение, период которого в целое число раз меньше t 1, подавляется совершенно. Поэтому целесообразно выбрать тактовую частоту такой, чтобы произведение Kсч*fтакт было бы равным, или кратным периоду напряжения промышленной сети. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Многотактные интегрирующие АЦП (3 х тактные) К 1 Схема управления ОУ Е I 2 Измерительные вычислительные системы I 3 К 2 ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Преобразователи Напряжение-Частота Vout Vint Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Преобразователи Напряжение-Частота f = 1/T = VIN / (k. I 0 R 1 C 2). Длительность импульса одновибратора: t = k. C 2. Стабильность характеристики преобразования ПНЧ зависит от стабильности внешних элементов R 1, C 2 и внутренних параметров k, I 0 микросхемы. Кроме того, для обеспечения высокой линейности преобразования конденсатор С 1 необходимо выбирать с малой утечкой. Диапазон входных токов задается равным 0, 25 I 0, а резистор R 1 устанавливает входной диапазон напряжения от 0 до VINmax = 0, 25 I 0 R 1. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Преобразователи Напряжение-Частота Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование АЦП на Преобразователе Напряжение-Частота fотч V вх fвых Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП состоит из двух частей: сигма-дельта модулятор и цифровой ФНЧ + дециматор. Модулятор преобразует входное напряжение Uвх в последовательность импульсов, а ФНЧ формирует выходной код. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Модулятор измеряет разность между аналоговым входным сигналом и аналоговым сигналом на выходе ЦАП обратной связи. Затем интегратор обрабатывает выходное аналоговое напряжение результата вычитания и передаёт сигнал на 1 -разрядный АЦП. 1 -раз рядный АЦП преобразует выходной сигнал интегратора в единицу или нуль. Используя системный тактовый генератор, АЦП посылает 1 -битовый цифровой сигнал на выход модулятора, а так же обратно по цепи обратной связи, где его ожидает 1 битовый ЦАП. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Входной сигнал 0, 6 В, при Uоп=1 В. В нулевом периоде выходное напряжение интегратора сбрасывается в нуль. На выходе ЦАП также устанавливается нулевоенапряжение. Затем схема проходит через следующую последовательность состояний: Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Uвх=∑UЦАП/Nтактов в цикле Сигма-дельта АЦП В тактовые периоды 2 и 7 состояния системы идентичны, так как при неизменном входном сигнале Uвх=0, 6 В цикл работы занимает пять тактовых периодов. VInt DACout Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Для формирования выходного кода такого преобразователя необходимо образом преобразовать последовательность бит на выходе компаратора в виде унитарного кода в последовательный или параллельный двоичный позиционный код. В простейшем случае это можно сделать с помощью двоичного счетчика. Возьмем 4 -разрядный счетчик. Подсчет бит на выходе компаратора за 16 -ти тактный цикл дает число 13. При Uвх=1 В на выходе компаратора всегда будет единица, что дает за цикл число 16, т. е. переполнение счетчика. Напротив, при Uвх=-1 В на выходе компаратора всегда будет нуль, что дает равное нулю содержимое счетчика в конце цикла. В случае, если Uвх=0 то результат счета за цикл составит 810 или 10002. Это значит, что выходное число АЦП представляется в смещенном коде. В рассмотренном примере верхняя граница полной шкалы составит 11112 или +710, а нижняя - 00002 или -810. При Uвх=0, 6 В, как это видно из левой половины табл. , содержимое счетчика составит 1310 в смещенном коде, что соответствует +5. Учитывая, что +8 соответствует Uвх=1 В, найдем 5*1/8=0, 625 > 0, 6 В. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП При использовании двоичного счетчика в качестве преобразователя потока битов, поступающих с выхода компаратора, необходимо выделять фиксированный цикл преобразования, длительность которого равна произведению Kсч fтакт. После его окончания должно производиться считывание результата, например, с помощью регистра-защелки и обнуление счетчика. В этом случае с точки зрения помехоподавляющих свойств сигма-дельта АЦП близки к АЦП многотактного интегрирования. Более эффективно с этой точки зрения применение в сигма-дельта АЦП цифровых фильтров с конечной длительностью переходных процессов. В сигма-дельта АЦП обычно применяются цифровые фильтры с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) вида (sinx/x)3. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП 1 -битовый АЦП превращает сигнал в выходной код, который содержит так же шум квантования (ei). Сигнал на выходе модулятора равен входному сигналу плюс шум квантования (ei–ei– 1). Как показывает эта формула, шум квантования представлен разностью между текущей (ei) и предыдущей (ei– 1) ошибками модулятора. Выходной сигнал во временном диапазоне является отображением входного сигнала в виде последовательности импульсов, идущих с частотой дискретизации, f. S. Если усреднить выходную цепочку импульсов, то получится величина входного сигнала. Импульсы выходного сигнала временного диапазона в частотном диапазоне выглядят как входной сигнал и шум, имеющий характерную форму. Спектр шума на выходе модулятора не плоский. Самым главным в его частотном анализе является то, что модулятор формирует шум в области высоких частот, облегчая получение результата с высоким разрешением. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП В дельта-сигма АЦП за модулятором следует цепь цифрового фильтра/дециматора. Эта цепь собирает и фильтрует последовательность 1 -битовых кодов, сформированную на выходе модулятора. Проблемой являются высокочастотный шум и высокая частота дискретизации выходного сигнала модулятора. Но поскольку теперь сигнал является цифровым, для подавления шума можно использовать функцию цифровой фильтрации, а функцию децимации – для уменьшения частоты выдачи данных. Децимация — это процесс уменьшения частоты выдачи цифрового сигнала до системной частоты Найквиста. Одним из простых способов осуществления децимации является усреднение групп из 24 -битовых кодов. Дециматор накапливает слова данных высокого разрешения, усредняет их, выдаёт результат усреднения и сбрасывает накопленные данные для следующего усреднения. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Функции распределения шума в сигма-дельта АЦП первого и второго порядка Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Структурная схема сигма-дельта АЦП второго порядка Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Зависимость отношения сигнал/шум (SNR) как функция коэффициента перевыборок K для первого, второго и третьего порядка ООС в сигма-дельта АЦП. Кривые могут использоваться для определения достижимого разрешения АЦП. Например, при K=64 идеальный АЦП второго порядка обеспечивает отношение сигнал/шум приблизительно 80 д. Б или 13 разрядов. Цифровой фильтр может дать и больше бит в результате, но дополнительные биты будут похоронены в шуме и не дадут полезной информации. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Сигма-дельта АЦП Сравнение сигма-дельта АЦП с АЦП многотактного интегрирования показывает значительные преимущества первых. Прежде всего, линейность характеристики преобразования сигма-дельта АЦП выше, чем у АЦП многотактного интегрирования равной стоимости. Это объясняется тем, что интегратор сигма-дельта АЦП работает в значительно более узком динамическом диапазоне, и нелинейность переходной характеристики усилителя, на котором построен интегратор, сказывается значительно меньше. Емкость конденсатора интегратора у сигма-дельта АЦП значительно меньше (десятки пикофарад), так что этот конденсатор может быть изготовлен прямо на кристалле ИМС. Как следствие, сигма-дельта АЦП практически не имеет внешних элементов, что существенно сокращает площадь, занимаемую им на плате, и снижает уровень шумов. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Uвх УВХ + ∑ ΔU ЦАП АЦП ИОН Устройство управления Последовательно-параллельные АЦП - Многотактные Код АЦП и ЦАП - 4 -х разрядные параллельные В этом случае Uоп 2=Uоп 1/16 Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Последовательно-параллельные АЦП - Многоступенчатые УВХ АЦП 1 ЦАП ΔU ∑ Nмл АЦП 2 U’ Nст Выходной регистр Uвх U Арифметическое устройство Схема управления Пуск Код В подобных структурах для коррекции ошибок, вносимых АЦП старших разрядов, УВХ, ЦАП, сумматора, . . используется перекрытие на 1 и более разряд: АЦП 1 - 4 х разрядный, а АЦП 2 - 5 -и разрядный. Кол-во ступеней 2 -4. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Последовательно-параллельные АЦП - Конвеерные УВХ 1 АЦП 1 ЦАП ∑ ΔU УВХ 2 Nмл АЦП 2 U’ Nст Конвеерное измерение переменного входного сигнала приблизительно в 2 раза выше, чем у многоступенчатого АЦП Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 => Выходной регистр Uвх U Арифметическое устройство Схема управления Пуск Код быстродействие доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Последовательно-параллельные АЦП - с плавающей запятой 4 УВХ 1 АЦП 1 12 ПУ УВХ 2 АЦП 2 Выходной регистр Uвх Арифметическое устройство Схема управления Пуск Код АЦП 1 - быстрая и грубая (например 4 х разрядная) оцифровка входного сигнала. Выходной код задает значение КУ для ПУ. В результате получаем 16 битный выход с динамическим диапазоном преобразования 20 бит. Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.

АЦП Методы ЦАП и АЦП Аналого-цифровое преобразование Последовательно-параллельные АЦП - с плавающей запятой Измерительные вычислительные системы ИГУ-2014 доц. Семенов А. Л.