управляют входами ЦАП, так что выходное напряжение ЦАП начинает повышаться в соответствии с приращением содержимого счетчика. Пока аналоговое входное напряжение £вх меньше, чем напряжение на выходе ЦАП (Ет:), на выходе компаратора будет высокий потенциал. Однако, когда £вх = £эт, потенциал на выходе компаратора понизится, выключит тем самым генератор тактовых импульсов и остановит счетчик. Цифровое слово, появляющееся в этот момент на выходе счетчика, представляет £вх-

Время преобразования и в преобразователе с пилообразным напряжением, и в преобразователе последовательного счета для многих приложений слишком велико. Оно составляет величины порядка 2" тактовых циклов (где п равно числу разрядов). Время преобразования становится критическим параметром, если необходимо точно воспроизвести высокочастотную компоненту входного колебания. По критерию Найквиста> требуется, чтобы частота выборки (т. е. число преобразований в -секунду) •была как минимум вдвое больше максимальной распознаваемой частоты.

Методы последовательных приближений

Для многих применений, особенно там, где важна скорость преобразования, наиболее подходит метод последовательных приближений. Для выполнения преобразования этого типа АЦП требует только (п-\-\) временных циклов, а некоторые конструкции обеспечивают возможность сокращения процесса преобразования до меньшего числа циклов, если окончательное значение найдено ранее (п-\-\)-то цикла.

Преобразователь с последовательными приближениями выполняет несколько последовательных проб, в которых производится сравнение входного аналового напряжения с эталоном, генерируемым ЦАП. На рис. 14.7 показан пример такой схемы. Схема состоит из компаратора, управляющей логической части, регистра сдвига, защелки выхода и ЦАП тина код -напряжение.

При получении команды старта в СЗР регистра сдвига записывается логическая единица, благодаря чему на выходе СЗР защелки устанавливается высокий потенциал. Единица в СЗР устанавливает выходное напряжение эт равным половине шкалы. Если входное напряжение £вх больше, чем эт, потенциал на выходе компаратора остается высоким. При поступлении следующего тактового импульса оказывается, что потенциал на выходе защелки СЗР остается высоким и единица СЗР регистра сдвига передвигается вправо и занимает следующий за СЗР

В отечественной литературе это положение называется теоремой Ко-тельникова. - Прим. перев.

разряд, разряд 2. После этого компаратор снова сравнивает вх с эт. Если эталонное напряжение от ЦАП остается меньше аналогового входного напряжения, процесс продолжается с последовательным вовлечением менее значимых разрядов до тех пор, пока не будет получено напряжение, равное £вх (в этом случае напряжение на выходе компаратора падает), или пока регистр сдвига не переполнится.

Если, с другой стороны, первое испытание с СЗР показывает, что Явх меньше, чем значение половины шкалы £эт, в схеме будут производиться пробы напряжений, меньших половины шкалы. Защелка СЗР обнуляется, единица СЗР регистра сдвига сдвигается вправо в следующий разряд, разряд 2. Здесь проба повторяется. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет найден правильный уровень или пока не произойдет переполнение. В конце последней пробы (в нашем случае это разряд 8) регистр сдвига переполняется и вырабаты-

Анатговый вход

Двоичный 5; выход 8

Выход ЦАП [£..,.}

1-разрядный рЬгистр сдвига

В, В Вз В в, Bf, В Bs BiiixodHtie триргрркгзащелки

? разрлднб/й ЦАП

Рис. 14.7. АЦП с регистром последовательных приближений.

Аналоговый

exod (0<Е,, < WB)

(СЗР)

В,-Вг-Bj-

% Be /

511 Ом

ЦАП 08 S В 1 е 9 Ю и 12

3,9 МОм

14 13 12 II 6 5 4 3

Выход тактовых импульсов (2,25 МГц)

Последовательный ~° выход

-о Старт

-<КП

пост тот

Регистр AM2502

Рис. 14 8. Схема АЦП с регистром последовательных приближений, в которой используется ЦАП-08 фирмы PMI, компаратор СМР-01С (или 311) той же фирмы и регистр последовательных приближений АМ-2502 фирмы AMD.

Подключение других выводов ЦАП 08 см иа рис 14 2, а

вает тем самым сигнал «конец преобразования» (КП), означающий, что преобразование завершено.

Этот и большинство других типов АЦП требуют стартовых импульсов и сигнализируют о завершении преобразования импульсами КП. При этом вычислительная машина или другое устройство должно заниматься учетом всех сигналов, повторно посылать команду старта и следить за поступлением импульса КП. Если подключить вход сигнала старта к выходу сигнала КП, то преобразование будет выполняться непрерывно, а вычислительная машина должна только следить за возникновением сигнала КП. Это также несколько ускоряет процесс.

На рис. 14.8 показан полезный и недорогой АЦП, использующий всего один эталонный источник и три интегральные схемы. Цифроаналоговый преобразователь -это рассмотренная выше схема ЦАП-08 фирмы PMI, а компаратор - это схема СМР-01С фирмы PMI. Если вместо схемы СМР-01С в качестве компаратора использовать схему АМ686 фирмы AMD, то может быть получен более быстродействующий вариант АЦП.

Интегральная схема АМ-2502 фирмы AMD представляет собой специальный тип ИС, называемый регистром последовательных приближений. Она содержит почти все необходимое для создания на ее основе АЦП с последовательными приближениями, за исключением ИС ЦАП-08.

Интегральная схема AD-02 фирмы PMI показана на рис. 14.9.. Она представляет собой полную схему АЦП с последователь-