Исследование аналого-цифровых преобразователей с параллельным преобразованием.
Схема АЦП с параллельным преобразованием представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема АЦП с параллельным преобразованием.
В АЦП параллельным преобразованием входной аналоговый сигнал Uo подается на входы всех компараторов и сравнивается с набором опорных напряжений, полученных в резисторном делителе и поданных на вторые входы компараторов. На выходе тех компараторов, на которых входное напряжение Uo меньше опорного, будет сигнал лог. "0". На выходах остальных компараторов будет сигнал лог. "1". Таким образом в АЦП с параллельным преобразованием сигналом о том, что уровень входного аналогового напряжения лежит в одном из интервалов квантования, является переход от лог. "1" к лог. "0" на выходах пары соседних компараторов.
АЦП с параллельным преобразованием является самым быстродействующим. Быстродействие АЦП определяется в основном быстродействием компараторов и может составлять десятки наносекунд. Недостаток АЦП с параллельным преобразованием – аппаратная сложность, так как число компараторов равно 2n, где n – разрядность АЦП.
На выходе АЦП с параллельным преобразованием устанавливают шифратор, преобразующий сигнал в обычный двоичный код. Начальная часть одного из вариантов такого шифратора показана на рис. 2. Выходы каждой пары компараторов подключены к логическим элементам "И", при этом один выход подключен через инвертор. Поэтому открывается только один логический элемент "И", подключенный к выходам компараторов с сигналами лог. "1" и лог. "0", и на одном из выходов АЦП 0, 1, … 7 появится лог. 1. Дальнейшее преобразование проводится в обычном шифраторе.
Развитие схемотехники АЦП привело к созданию ряда промежуточных решений, обладающих меньшей сложностью, чем АЦП с параллельным преобразованием, но быстродействием, лучшим чем у АЦП с последовательным преобразованием. Это, в частности, АЦП с регистром последовательных приближений, АЦП с двухтактным преобразованием и АЦП с двойным интегрированием аналогового сигнала.
Применение АЦП в различных областях привело к созданию трех обособленных групп, отвечающих различным техническим требованиям. Первая группа – сверхбыстродействующие, но не очень точные АЦП с малым числом двоичных разрядов. Вторая группа – АЦП среднего быстродействия и средней точности. Третья группа – медленные прецизионные АЦП с большим числом двоичных разрядов.
1.3.1. Исследование АЦП с параллельным преобразованием средствами САПР.
Схема экспериментального исследования АЦП с параллельным преобразованием представлена на рис.3.
Рис. 3. Схема экспериментального исследования АЦП с параллельным преобразованием.
Напряжение на вход АЦП подается с переменного резистора, управляемого клавишами R и Shift – R. Положение движка потенциометра в процентах показывается рядом с его изображением. Напряжение на входе АЦП показывает нижний вольтметр. Линейка вольтметров слева на схеме показывает уровни опорного напряжения на входах компараторов, другими словами, уровни квантования входного сигнала. Логические пробники подключены к выходам компараторов и выходам логических элементов "И".
1. В новом файле соберите схему рис. 3, задавая параметры элементов схемы. Сохраните файл под именемZ22_02.ewb.
2. Запустите процесс моделирования при помощи выключателя в правом верхнем углу экрана.
а) Определение минимального шага изменения входного напряжения.
Для определения минимального шага изменения входного напряжения достаточно вычесть два показания соседних вольтметров, показывающих уровни квантования входного сигнала.
б) Изучение процесса преобразования в АЦП с параллельным преобразованием.
Установите переменный резистор в положение 100% (при помощи клавиш Shift – R). Нажимая на клавишу R, переведите резистор в положение 90%. Наблюдайте за работой АЦП по загоранию логических пробников. Обратите внимание на более высокую скорость преобразования и меньшую точность по сравнению с предыдущим экспериментом.
Дата добавления: 2015-09-25; просмотров: 1217;