Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Типы АЦП

Так как ширина полосы пропускания уменьшена выходным цифровым фильтром, скорость выдачи выходных данных может быть ниже, чем первоначальная частота дискретизации (K∙fд), но при этом все же удовлетворять теореме Котельникова. Это достигается посредством децимации с коэффициентом М. Такое прореживание не вызывает никакой потери информации.

Если избыточная дискретизация используется только для улучшения разрешающей способности, необходимо применять коэффициент избыточности равный 2N степеням двойки, чтобы получить N-разрядное увеличение разрешающей способности. ΣΔ-преобразователь зачастую не нуждается в таком высоком коэффициенте избыточной дискретизации. Он не только ограничивает полосу пропускания сигнала, но также задает форму кривой распределения шума квантования таким образом, что большая ее часть выходит за пределы этой полосы пропускания, как это показано на рис. 3.4в

Рис. 3.4. Распределения шума квантования: а - при классическом преобразовании, б - при избыточной дискретизации, в - при избыточной дискретизации и формировании кривой распределения шума

Устройство ΣΔ-АЦП достаточно сложно и в данной работе не приводится. Конвейерные АЦП включают в себя два или более субАЦП и, соответственно, преобразование происходит за несколько шагов. На первом шаге производится грубое преобразование (с низким разрешением). Далее определяется разница между входным сигналом и аналоговым сигналом, соответствующим результату грубого преобразования (со вспомогательного ЦАП, на который подаётся грубый код). На следующем шаге найденная разница подвергается преобразованию, и полученный код объединяется с грубым кодом для получения более точного выходного цифрового значения и т.д. до достижения заданной разрядности. АЦП этого типа быстры, имеют высокое разрешение и небольшой размер корпуса.

На рис. 3.5 в качестве примера приведены реализации конвейерных АЦП с идентичными каскадами.

Рис. 3.5. Конвейерный АЦП: а - k разрядов в каскаде, б - 1 разряд в каскаде

Термин «конвейерная архитектура» означает способность одного каскада обрабатывать данные от предыдущего каскада в течение любой части периода такта выборка/хранение. При этом каскады тактируются в противофазе так, что когда частный такт вводит АЦП в режим хранения сигнала от УВХ предыдущей ступени, УВХ предыдущей ступени переходит в режим слежения. Скважность сигнала тактирования должна быть равна 1. Ввиду физических ограничений на максимальное время хранения выборки в УВХ, конвейерные АЦП имеют как максимально допустимую скорость выборки, так и минимально допустимую. Практически во всех АЦП данного типа присутствует схема коррекции ошибок. Таким образом, обеспечивается динамический диапазон свободный от ошибок более 80-90 дБ.

Особенности согласования АЦП по входу

АЦП, как и любое электронное устройство, нуждается в согласовании по входу. При этом АЦП обладает своей спецификой. Рассмотрим входные интерфейсы конвейерных АЦП (рис.3.6) Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Другие статьи по теме:

Диспетчерская централизация на базе комплекса технических средств Неман Диспетчерская централизация (ДЦ) - это комплекс устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, состоящий из автоблокировки на перегонах, электрической централизации стрелок ...

Использование микроконтроллеров при проектировании цифрового вольтметра Основной задачей при проектировании измерительных приборов было и остается достижение определенных метрологических характеристик. На разных этапах развития вычислительной техники эта зад ...

Анализ видов измерителей электроэнергии На сегодняшний день на предприятиях производственной сферы используются промышленные электросчетчики, в том числе электронные, многотарифные и многофункциональные. Данные счетчики облада ...