Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Аналого-циг/тропой преобразователь последовапгельнмл арггближений — наиболее популярный тип АЦП, поскольку он сочетает в себе высокую точность и высокую скорость преобра. зования. На рис. 8.! 1 представлена обобщенная структурная схема Аеалегееее Егаетеее еааеежени рис, 8, ! ! . Структурная ске. ма аналого-цифрового пре. обрваователи последователь. ныл приближений. АЦП последовательных пряближений. В Ь/-разрядном преобразователе регистр последовательных приближений состоит из М триггеров, которые поочередно устанавливаются в единичное состояние (Ь = 1), а их выходы являются цифровыми входами ЦАП. Выходное напряжение ЦАП сравнивается с аналоговым входным напряженнем. Первым в единичное состояние устанавливается триггер стар.
щего разряда, так что сначала аналоговое входное напряжение сравнивается с выходным напряжением ЦАП, которое соответствУет папРЯженпю СЗР У, „= Уна/2. Если аналоговое входное напРЯжение больц1е Ужав, то тРиггеР стаРшего РазРЯда оста ется в единичном состоянии (Ь, 1) в течение всего последующего цикла преобразования. Если же аналоговое входное напряхсение меньше Умав, то тРиггеР стаРшего РазРЯда сбРасываетсЯ в нУль (Ь, = 0) и остается в этом состоянии до конца цикла преобра зова ния. Затем в единичное состояние устанавливается следуюпщй три' гер (второй разряд), при этом выходное напряжение ЦАП Равно Увз (Ь,/2 !- Ь,/4), причем Ь, = 1.
Если это напряжение меньше Интегральные схемы специального наонаеенин 539 Таблица 8 > Пример ЦАП посиедоветепьиыд прибдимеиий Состояние триггеров Ь( (СЗР( . (Ьм (МЗР( Выходное нэпряжение ЦАП (сиеыевне иэ +О,Ь Л(ЗР(, В Ноиер синхроии. п>эьсэ 1000000000 1 100000000 !О!0000000 !О!1000000 101!100000 10!1!!0000 101! 101000 1011101!00 10!1!01110 10!110!101 5,125 7,685 (сброс Ья, Ьэ = 0) 6,405 7 045 7,365 7,525 (сброс Ьэ, Ьэ = 0) 7,445 7,485 7,525 (сброс Ьв, Ьо = 0) 7,495 1 3 4 5 6 7 8 9 !О аналогового входного напряжения (ли, то второй разряд остается равным единице (Ь, = 1).
Если же оно больше аналогового входного напряжения, то второй разряд сбрасывается в нуль (Ь, = 0). 3тот процесс повторяется для всех остаьшихся триггеров (всего А( 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 = 1), сбрасывается в нуль (Ь = 0). Таким образом, осуществляется последовательное приближение напряжения АЦП и, следовательно, соответствующих цифровых кодов к аналоговому входному напряженяю, при этом производится проверка каждого разряда, начиная со старшего в начале цикла преобразования и кончая младшим в конце цикла преобразования.
Рассмотрим в качестве прпмера 10-разрядный АЦП последовательных приближений с выходным напряжением полной разРЯдной сетки ЦАП (Трз = 10,24 В, пРи этом (льзв оо 10 мВ. Предположим также, что выходное напряжение ЦАП смещено иа 0,5 МЗР для сведения к минимуму ошибки квантования. Для аналогового входного напряжения од = 7,500 В значения выходных кодов регистра последовательных приближений и соответствующих Выходных напряжений ЦАП приведены в табл.
8,1. Через 1О тактов цикл преобразования завершается, при этом окончательное состояние триггеров регистра последо. нательных 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.
Глава 8 При аналоговом входном напряжении менее 5 мВ выходнон код равен 0000000000, а выходное напряжение ЦЛП (с учетом смещения на 0,5 МЗР) равно 5 мВ. При входном аналоговом на. пряжепии от 5 до 15 мВ значение выходного кода 0000000001 Максимальное выходное напряжение ЦАП (с учетом смещения на 0,5 МЗР), соответствующее цифровому выходному коду 111111!111, равно $'мах — — — !0,24  — !О 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 Лв-разрядного АЦП последовательных приближений примерно равно (Лв + 2) Т„ где Т,— период тактовых импульсов, который обычно равен ! мкс. Следовательно, у 12-разрядного АЦП последовательных приближений общее время преобразования будет около !4 мкс. Сравните это значение с временем преобразования 28 Т, АЦП счетного типа, которое равно 4 мс.
Параллельный АЦП может, конечно, обеспечить время преобразования около 1 мкс, однако аппаратные затраты на реализацию !2-разрядного (даже 8-разрядного) ЛЦП такого типа будут чрезмерно велики. 8.6. Балаисный 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 напряженнем, поданным иа другой, сигнальный вход. В результате на выходе вырабатывается напряжение ДБП (две боковые полосы с подавленной несущей) Если напРЯжение сигнала и, (!) = ~'з з)п ва,(, а напРЯжение несущей и, (!) =- )'с з)п са,й то форма выходного напряжения ДБП определяется выражением 1'о (1) = 1'о 1соз (ав. + вав) 1 — сов (ва, — ва,) !1, Таким образом, частоты верхней и нижней Инглеграаьние глена саецнальнага назначенье 541 , новых полос АМ-сигнала еа, + м, и га, — еа, соответственно, боко а час частота несущей а>,.
подавлена. Сочетание двух балансиых модулято оров и нескольких схем фазовращателей можно использовать для п ля получения сигнала ОБП (одна боковая полоса с подавленной вес ушей ) . данную ИС также можно использовать для демодуляции при обработке различных АМ-снгналов как ДБП, так и ОБП. В этом лучае АМ-сигнал подается на сигнальный вход схемы, а несущая частота — на вход несущей. После прохождения через фильтр нижних частот выходное напряжение становится демодулирован„ым сипилом, повторяющим по форме первоначальное модулирующее напряжение.
ИС балансного модулятора/демодулятора может выполнять функцию фазового детектора, при этом выходное напряжение прямо пропорционально разности фаз напряжений, поданных на вход несущей и сигнальный вход. Фазовый детектор находит очень широкое применение, в частности он является одним из основных элементов схем фазовой автоподстройки частоты, 6.7. Генератор, управляемый напряжением Генератор, управляемый напряжением (ГУН), — это интегральная схема, вырабатывающая переменное выходное напряжение (обычно в форме меандра), частота которого прямо пропорциональна входному (или управляющему) напряжению.
Частота выходного сигнала ГУН определяется выражением = /е + Ка1~а, где /асо — частота ГУН, /„— частота собственных колебаний ГУН, К вЂ” коэффициент передачи напряжение/частота в единицах Гц/В, а 1~с — управляющее напряжение. ГУН имеет разнообразные применения, в том числе он является одним нз основных элементов схем фазовой автоподстройки частоты. 8 8. Фазовая автоподстройка частоты Схема филовой авгпоподстройьи частогпы (ФАПЧ) — замкнутая система, в цепи обратной связи которой стоят фазовый детектор, фильтр нижних частот, усилитель и генератор, управляемый напряжением (ГУН). Фазовый детектор или фазовый компаратор сравнивает фазы сигнала и выходного напряжения ГУН (рнс. 8,!2) и вырабатывает выходное напряжение, которое зависит от разности фаз. Если разность между фазой сигнала и фазой напряжения ГУН Равна ф радиан, то выходное напряжение фазового детектора будет определяться выражением Уо 2/сй„(2~Р/и — 1) = 4/ось (гу — и/2)/и = Ка (ер — и/2), (8.6) Глава а где Кч — коэффициент передачи фаза,'напряжение фазового де.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
