Проектирование аналого-цифровых преобразователей

В электронных системах одинаково широко используется обработка информации представленной как в аналоговой, так и в цифровой форме. Это объясняется тем, что первичная информация отражает различные физические величины или процессы, и как правило, имеет аналоговый вид. Обработку этой информации удобнее вести в цифровой форме. Использование полученных после цифровой обработки результатов зачастую требует аналогового представления. Поэтому, любая система, выполняющая цифровую обработку информации, содержит в своем составе устройства преобразования аналоговых и цифровых сигналов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи [1,2].

Существует множество методик построения аналого-цифровых преобразователей: АЦП прямого преобразования, АЦП последовательного приближения, АЦП поразрядного уравновешивания и др.

Одним из простейших вариантов построения является схема АЦП, в которой происходит сравнение входного сигнала с пилообразным сигналом — АЦП последовательного счета. Обычно такой АЦП содержит генератор пилообразного напряжения, компаратор и счётчик времени. Пилообразный сигнал линейно нарастает до некоторого уровня, затем быстро спадает до нуля. В момент начала нарастания запускается счётчик времени. Когда пилообразный сигнал достигает уровня входного сигнала, компаратор срабатывает и останавливает счёт; значение считывается со счётчика и подаётся на выход АЦП. Данный тип АЦП является наиболее простым по структуре и содержит минимальное число элементов. Вместе с тем простейшие АЦП этого типа обладают довольно низкой точностью и чувствительны к температуре и другим внешним параметрам.

Близким по решению к АЦП последовательного счета является кодоимпульсный АЦП следящего типа. В данном АЦП, вместо генератора пилообразного напряжения, используется счетчик, сигнал с которого поступает на ЦАП. Входной сигнал ЦАП сравнивается с входным значением и по достижении его прекращает счет. В данном случае функцию генератора пилообразного напряжения выполняет счетчик и ЦАП. После того как АЦП первый раз вычислил код входного напряжения осуществляется только подстройка к его изменениям, в результате чего скорость работы такого АЦП намного выше, т.к. не требуется каждый раз выполнять полный цикл операции по преобразованию.