Аналого-цифровые преобразователи. 
Основы функционирования систем сервиса. В 2 ч. Часть 2

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровую форму (цифровой двоичный код).

Аналого-цифровые преобразователи являются устройствами, принимающими входные непрерывные сигналы от аналоговых устройств и выдающими на выходе соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для работы с ЭВМ и другими цифровыми устройствами.

По принципам построения АЦП подразделяются на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.

К последовательным АЦП относятся:

• • последовательного счета;
• • следящего типа;
• • последовательного приближения;
• • с промежуточным преобразованием напряжения в интервал времени;
• • с промежуточным преобразованием напряжения в частоту;
• • двойного интегрирования;

Параллельные АЦП основаны на использовании (2п — 1) эталонов с весами, отличающимися на один квант. Сравнение входного аналогового значения с каждым эталоном производится одновременно с помощью 2п — 1 схем сравнения (компараторов).

Последовательно-параллельные АЦП подразделяют:

• • на многоступенчатые, в которых применяются несколько параллельных АЦП, работающих последовательно во времени;
• • многотактные, в которых один и тот же параллельный АЦП работает последовательно несколько раз с соответствующим управлением опорными напряжениями.

Основными характеристиками АЦП являются:

• • точность;
• • время преобразования (быстродействие).
• • динамический диапазон входного сигнала;
• • дифференциальная нелинейность;

• • интегральная нелинейность;
• • максимальная частота дискретизации;
• • входное сопротивление R_BX;
• • выходное сопротивление R_BbIx.

Точность определяется количеством разрядов выходного слова. 10-разрядные АЦП имеют относительную погрешность порядка 0,1%, 12-разрядные АЦП — 0,01%.

Время преобразования (быстродействие) — это время, необходимое для получения выходного двоичного слова (кода), после подачи на вход измеряемого напряжения U_{. Время преобразования различных типов АЦП лежит в пределах от десятков долей до сотен микросекунд.

Динамический диапазон входного сигнала определяется значениями минимального и максимального входного сигнала в соответствии с выражением.

где U_Bxmax соответствует максимальному значению входного кода АЦП; U_{BX min} — уровень младшего разряда выходного кода.

Дифференциальная нелинейность определяется как разность напряжений двух соседних квантов.

Интегральная нелинейность характеризует идентичность приращений во всем диапазоне входного сигнала.

Входное R_BX и выходное R_BbIX сопротивления характеризуют сопротивление АЦП со стороны входных и выходных зажимов (для каждого разряда) соответственно.

Рассмотрим основные разновидности АЦП.