Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 [ 177 ] 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

ных АЦП, ио время преобразования у них существенно меньше что объясняет их очень широкое распространение.

8.5.3. Аналого-цифровой преобразователь последовательных приближений - наиболее популярный тип АЦП, поскольку он сочетает в себе высокую точность и высокую скорость преобра-зования. На рис. 8.11 представлена обобщенная структурная схема

Аналоговое вхоЗное мапря-окение о


ЦАП (Н-разрпдный)

N-разрядный регистр после до 8. приближений

IcmpoucT-во Управления

Устройство синхронизации

Рис, 8.11. Структурная схема аналого-цифрового преобразователя последовательных приближений.

АЦП последовательных приближений. В Л-разрядном преобразователе регистр последовательных приблил<ений состоит из N триггеров, которые поочередно устанавливаются в единичное состояние (Ь = 1), а их выходы являются цифровыми входами ЦАП. Выходное напряжение ЦАП сравнивается с аналоговым входным напряжением.

Первым в единичное состояние устанавливается триггер старшего разряда, так что сначала аналоговое входное напряжение сравнивается с выходным напряжением ЦАП, которое соответствует напряжению СЗР V- Vfs/2. Если аналоговое входное напряжение больше Vmsb- то триггер старшего разряда остается в единичном состоянии {Ь = 1) в течение всего последующего цикла преобразования. Если же аналоговое входное напряжение меньше Vjvsb> то триггер старшего разряда сбрасывается в нуль (bj = 0) и остается в этом состоянии до конца цикла преобразования.

Затем в единичное состояние устанавливается следующий триггер (второй разряд), при этом выходное напряжение ЦАП равно Vfs (V2 + 2/4), причем Й2 = 1- Если это напряжение меньше



Таблица 8 ]

Пример ЦАП последовательных приближений

HnMCD синхропм- Состояние триггеров Выходное напряжение ЦАП

пульса *1 (СЗР) . bj (МЗР) (смещение на +0,5 МЗР). В

1 1000000000 5,125

2 1100000СОО 7,685 (сброс Ь, &2 = 0)

3 ЮЮОООООО 6,405

4 1011000000 7,045

5 1011100000 7,365

6 1011110000 7,525 (сброс &в, 6в= 0)

7 1011101000 7,445

8 1011101100 7,485

9 1011101110 7,525 (сброс &в, be = 0)

10 1011101101 7,495

аналогового входного напряжения V, то второй разряд остается равным единице 02 = 1). Если же оно больше аналогового входного напряжения, то второй разряд сбрасывается в нуль (&2 = 0). Этот процесс повторяется для всех ocTabaiUxcH триггеров (всего N раз) до полного завершения цикла преобразования. В каждом случае, если аналоговое входное напряжение больше напряжения ЦАП, то очередной триггер сохраняет свое текущее состояние. Если аналоговое напряжение меньше напряжения ЦАП, то триггер, который последним был установлен в единичное состояние {Ь - I), сбрасывается в нуль (6 = 0).

Таким образом, осуществляется последовательное приближение напряжения АЦП и, следовательно, соответствующих цифровых кодов к аналоговому входному напряжению, при этом производится проверка каждого разряда, начиная со старшего в начале цикла преобразования и кончая младшим в конце цикла преобразования.

Рассмотрим в качестве примера 10-разрядный АЦП последовательных приближений с выходным напряжением полной разрядной сетки ЦАП Kps = 10,24 В, при этом Vlsb = Ю мВ. Предположим также, что выходное напряжение ЦАП смещено на 0,5 МЗР для сведения к минимуму ошибки квантования.

Для аналогового входного напряжения = 7,500 В значения выходных кодов регистра последовательных приближений и соответствующих выходных напряжений ЦАП приведены в табл. 8.1. Через 10 тактов цикл преобразования завершается, при этом окончательное состояние триггеров регистра последовательных приближений 1011101101, что соответствует выходному напряжению ЦАП 7,495 В. Результирующая ошибка квантования 5 мВ, или 0,5 МЗР. Если бы не было сдвига на 0,5 МЗР, то выходное напряжение ЦАП было бы 7,490 В, т. е. результирующая ошибка квантования составила бы 10 мВ, или 1 МЗР,



При аналоговом входном напряжении менее 5 мВ выходной код равен ОООООООООО, а выходное напрялсение ЦАП (с учетом смещения на 0,5 МЗР) равно 5 мВ. При входном аналоговом напряжении от 5 до 15 мВ значение выходного кода 0000000001. Максимальное выходное напряжение ЦАП (с учетом смещения на 0,5 МЗР), соответствующее цифровому выходному коду 1111111111, равно 1/„дх = 10,24 В -10 мВ +5 мВ = 10,235 В. Максимальное аналоговое входное напряжение, которое может быть преобразовано с ошибкой квантования, не превышающей 0,5 МЗР (5 мВ), равно 10,240 В, что соответствует выходному напряжению полной разрядной сетки ЦАП.

Выходной код с АЦП последовательных приближений можно получать не только в параллельной форме в конце цикла преобразования, но и последовательно снимать выходные данные в процессе преобразования. В этом случае очередной разряд принимает истинное значение после завершения соответствующего такта преобразования, в течение которого выходное напряжение ЦАП сравнивается с аналоговым сигналом и соответствующий триггер, если необходимо, сбрасывается в нуль. Разряды выходного кода снимаются, начиная со старшего в начале и кончая младшим в конце цикла преобразования.

Общее время преобразования Л-разрядного АЦП последовательных приближений примерно равно {N + 2) Т, где 7- период тактовых импульсов, который обычно равен 1 мкс. Следовательно, у 12-разрядного АЦП последовательных приблил;е-ний общее время преобразования будет около 14 мкс. Сравните это значение с временем преобразования 2- АЦП счетного типа, которое равно 4 мс. Параллельный АЦП может, конечно, обеспечить время преобразования около 1 мкс, однако аппаратные затраты на реализацию 12-разрядного (даже 8-разрядного) АЦП такого типа будут чрезмерно велики.

8.6. Балансный модулятор/демодулятор

Балансный модулятор/демодулятор - многофункциональная ИС, которую можно использовать в качестве нелинейного смесителя. Она имеет два входа, которые принято называть входом несущей и входом сигнала, и один выход. При использовании этой ИС в качестве модулятора сигнал, поданный на вход несущей, модулируется по амплитуде напрял<ением, поданным на другой, сигнальный вход. В результате на выходе вырабатывается напряжение ДБП (две боковые полосы с подавленной несущей). Если напряжение сигнала (t) = Vs sin toj, a напряжение несущей (i) - Vq sin (Oc<, to форма выходного напряжения ДБП определяется выражением Vq it) = Vq [cos (co + (о) - - cos ((Oe-(Os) Л. Таким образом, частоты верхней и нижней



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 [ 177 ] 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193