АЦП поразрядного кодирования

Данный тип АЦП часто называют АЦП последовательного приближения или АЦП с поразрядным уравновешиванием. Схема АЦП поразрядного кодирования приведена на рис. 6.7. Основой устройства являются регистр последовательного приближения (РПП). Алгоритм его работы следующий: по каждому импульсу ГТИ РПП последовательно, начиная со старшего разряда, формирует на выходе Q сигнал логической «1», который в зависимости от сигнала, поступающего на его управляющий вход с выхода компаратора, либо остается неизменным, либо заменяется сигналом логического «0». Временные диаграммы работы АЦП поразрядного кодирования приведены на рис. 6.8.

В момент времени t₀ по сигналу «ПУСК» в выходной статический регистр РПП, выполненный на RS-триггерах DD_3.1,DD_3.2 …DD_3.n, записывается код, содержащий «1» только в старшем разряде Q_n. Этот код при помощи ЦАП преобразуется в напряжение U_0RN1, которое на выходе компаратора DA сравнивается с входным напряжением устройства. Если U_0RN1 > U_вх, то на выходе компаратора формируется единичный сигнал, если U_0RN1 < U_вх — нулевой сигнал.

Одновременно сигналом «ПУСК» в младший разряд Q₀ сдвигового регистра DD₁ РПП по фронту ГТИ так же записывается сигнал логической 1. Этот сигнал открывает логический переключатель на элементе 2И DD_2.1 и выходной сигнал компаратора передается на вход R триггера DD_3.1. При этом если U_0RN1>U_вх, то триггер DD_3.1 сбрасывается и на выходе РПП формируется нулевой код. В противном случае (U_0RN1<U_вх) триггер DD3.1 остается установленным и на выходе РПП сохраняется код с единицей в старшем разряде.

Рисунок 6.7 — Схема АЦП с поразрядным кодированием

Рисунок 6.8 — Временные диаграммы работы АЦП поразрядного кодирования

Следующий фронт ГТИ сдвигает код записанный в DD₁ влево. В результате этого сигнал логической «1» перемещается в его первый разряд (Q₁), что устанавливает триггер DD_3.2. На выходе РПП формируется код, содержащий единицу в разряде Q_n-1, а на выходе ЦАП — новое значение напряжения, равное U_0RN2. Это напряжение также сравнивается с U_вх. Так как сигнал логической единице присутствует только на выходе Q₁ регистра DD₁, то выходной сигнал компаратора DА может воздействовать на вход R только триггера DD_3.2. При этом, если U_0RN2>U_вх, то DD_3.2 сбрасывается, а если U_0RN2<U_вх — триггер остается установленным.

Следующий импульс ГТИ сдвигает код, записанный в DD₁ влево и процесс продолжается аналогично описанному до тех пор, пока сигнал логической 1 не достигнет старшего разряда Q_n регистра DD₁. В этом случае по импульсу ГТИ регистр DD₁ устанавливается в нуль и процесс преобразования завершается. Искомое значение выходного кода считывается с выхода РПП.

Из приведенного алгоритма следует, что число импульсов, необходимое для выполнения преобразования, равно разрядности выходного кода АЦП, т.е. время преобразования равно:

,

где b — разрядность АЦП.

Ввиду своей достаточной простоты и хорошего быстродействия данный тип АЦП находит широкое применение.