Электроника:Цифровая электроника/Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования/Отслеживающий АЦП

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Отслеживающий АЦП[1]

Третья вариация на тему преобразователя на основе счётчика ЦАП, ИМХО, самая элегантная. Вместо обычного прямого счётчика, управляющего ЦАП, в этой схеме используется прямой/обратный счётчик.

Счётчик непрерывно синхронизируется, а линия управления вверх/вниз управляется выходом компаратора. Так, когда аналоговый входной сигнал превышает выходной сигнал ЦАП, счётчик переходит в режим «прямого счёта».

Когда выход ЦАП превышает аналоговый вход, счётчик переключается в режим «обратного счёта». В любом случае выходной сигнал ЦАП всегда отсчитывается в правильном направлении для отслеживающегося входного сигнала.

Рис. 1. Блок-схема, демонстрирующая принцип работы отслеживающего АЦП.
Рис. 1. Блок-схема, демонстрирующая принцип работы отслеживающего АЦП.

Обратите внимание, что сдвиговый регистр не требуется для буферизации двоичного счёта в конце цикла. Поскольку выход счётчика постоянно отслеживает вход (вместо того, чтобы подсчитывать, чтобы соответствовать входу, а затем сбрасывать обратно на ноль), двоичный выход законно обновляется с каждым тактовым импульсом.

Преимуществом этой схемы преобразователя является скорость, поскольку счётчик никогда не сбрасывается. Посмотрим на поведение этой схемы:

Рис. 2. Временной график отслеживающего АЦП.
Рис. 2. Временной график отслеживающего АЦП.

Заметно гораздо более быстрое время обновления, чем в любой другой «счётной» схеме АЦП. Также обратите внимание, что в самом начале графика, где счётчик должен был «догнать» аналоговый сигнал, скорость изменения на выходе была идентична скорости первого счётного АЦП.

Кроме того, без сдвигового регистра в этой схеме двоичный выходной сигнал будет нарастать, а не переходить от нуля к точному счёту, как это происходит в схемах счётчика и АЦП последовательного приближения.

Возможно, самым большим недостатком этой конструкции АЦП является тот факт, что двоичный выход никогда не бывает стабильным: он всегда переключается между отсчётами с каждым тактовым импульсом, даже при идеально стабильном аналоговом входном сигнале. Это явление неофициально известно как битовые колебания, и оно может быть проблематичным в некоторых цифровых системах.

Однако это можно преодолеть за счёт творческого использования сдвигового регистра. Например, выход счётчика может быть зафиксирован через регистр сдвига с параллельным вводом/выводом только тогда, когда выход изменяется на два или более шага. Создание схемы для обнаружения двух или более последовательных отсчётов в одном и том же направлении требует некоторой изобретательности, но оно того стоит.

См.также

Внешние ссылки