во 2-м разряде ЦАП и подать лог. 1 на 3-й разряд. Если же оказалось /вх</ц, \о компаратор выдает в РПП команду установить во 2-м разряде\ог. О и на 3-й разряд ЦАП подать лог. 1. Затем вновь повторится\пписанный выше алгоритм работы блоков АЦП и так далее до N-rq разряда. Работа АЦП синхронизируется тактовым генератором. Щосле N тактов сравнения /вх с /ц на входе ЦАП получается УУ-разрядный двоичный код, который является цифровым эквивалентом входного аналогового сигнала.

1- +

Записать

Компаратор напряжения

Такты

Запись

Такты

i-up.. 2rup.

N-up,

Рис. 1.38. Схема АЦП последовательного приближения (а) и преобразования (б)

параллельного

Описанный способ преобразования применен в БИС 572ПВ1 и П13ПВ1. Первым отечественным АЦП считают 572ПВ1. Однако этот прибор не является функционально законченным АЦП, так как содержит только ЦАП и РПП. Для исгюльзования в качестве АЦП последовательного приближения к БИС 572ПВ1 необходимо добавить компаратор, источник опорного напряжения и тактовый генератор (см. § 1.7). Последний должен формировать импульсы со скважностью 50% и максимальной частотой 250 кГц. Для преобразования аналогового сигнала в код требуется 27 тактов. Функционально законченным АЦП, сопрягаемым с .микропроцессором, является БИС 1113ПВ1. Описание работы БИС 1113ПВ1 и назначение его выводов даны в § 1.7.

Упрощенная структура АЦП параллельного преобразования приведена на рис. 1.38,6. Основными элементами Ж-разрядного АЦП являются 2-1 компараторов напряжения. На один из двух дифференциальных входов каждого компаратора подается свое опорное напряжение. Индивидуальное опорное напряжение для каждого компаратора формируется внутренним резисторным делителем. Разность между опорными напряжениями двух ближайших компараторов равна Л[ 2-. Другие входы компараторов объединены, и на них подается входной сигнал. По функционированию и структуре компараторы напряжения в АЦП параллельного преобразования аналогичны компараторам 597СА1 и 597СА2, во входной каскад которых встроен триггер-защелка, На выходах компарато-

ров устанавливаются напряжения лог. О и лог.1, соответствующие сигналам на входах компараторов в момент прихода фронта тактового сигнала. Длительность импульса опроса равна 1 -10 не. После окончания импульса опроса с помощью триггеров в компараторе хранится информация о мгновенном значении входного сигнала, представленная на их выходах в виде (2-1)-разрядного слова. Дешифратор представляет это слово в виде двоичного Л-разрядного кода, и затем по команде дешифрированное слово записывается в выходной регистр. Поскольку каждая из 2-1 градаций входного сигнала оцифровывается отдельным компаратором, то время преобразования в таком АЦП определяется временем переключения компаратора и, следовательно, оно минимально возможное. Однако быстродействие достигается за счет значительных аппаратурных затрат и большого потребления. Например, для 8-разрядного параллельного АЦП требуется только 255 компараторов, а всего около 3.10* активных элементов. При этом потребляет он порядка 2,5 Вт.

Первый полупроводниковый параллельный АЦП 1107ПВ1 имеет 6 разрядов. Назначение его выводов и основное включение приведены в § 1.7. Кроме АЦП общего применения выпускаются специализированные АЦП К572ПВ2 и 1108ПП1. Преобразование аналоговой величины в код но методу двойного интегрирования с автоматическими коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала выполняет КМОП БИС К572ПВ2. В основу метода положено представление аналогового входного сигнала пропорциональным ему временем интегрирования. Для получения этого времени используется интегратор, формирующий пилообразное напряжение. Поочередно интегрируются опорное и входное напряжения, и в течение времени интегрирования подсчитываются тактовые импульсы. По результатам подсчета тактовых импульсов устанавливается выходной код. Частота тактов выбирается кратной 50 Гц, чтобы обеспечить подавление наводок сети питания. Принцип автоматической регулировки смещения нуля, применяемый обычно в АЦП с двойным интегрированием, описан в § 1.2.

В КМОП БИС К572ПВ2 преобразуется входное напряжение в диапазоне ± 199,9 ... ± 1999 мВ. Коэффициент ослабления синфазного напряжения достигает 100 мкВ/В, а погрешность преобразования - около 0,01%. Для полного использования возможностей АЦП необходимы низковольтные источники опорного напряжения (меньше 5 В) с нестабильностью 0,02%. БИС К572ПВ2, обеспечивающая работу -непосредственно на семисегментные цифро-зна-ковые индикаторы типа АЛС 324Б, позволяет строить миниатюрные прецизионные цифровые вольтметры. Рекомендуемые значения тактовой частоты 40, 50, 100, 200 кГц.

Преобразователь 1108ПП1 является преобразователем напряжение- частота. Упрощенная структура этого АЦП приведена на рис. 1.39. Входное напряжение преобразуется в пропорциональную ему частоту выходных импульсов одинаковой длительности следую(щим образом [22]. Напряжение Usx преобразуется в ток 50

Компаратор напряжения

Ibx- в исходи состоянии переключатель S1 замкнут и конденсатор С разряжен {hc = 0). При размыкании S1 с помощью одновибратора конденсатор заряжается со скоростью hx/C. Через / = = [7опС вх, когдйч [7с = [/оп, переключается выходное напряжение компаратора и запускается одновибратор. При этом S1 замыкается, напряжение Uc уменьшается до нуля и на выходе одновибратора формируется кроткий импульс. По срезу этого импульса вновь размыкается SJ, и описанный цикл работы повторяется. Чем больше Ubx и, следовательно, /вх, тем меньше t и выше частота выходных импульсов одновибратора. В БИС П08ПП1 функцию преобразователя напряжение - ток выполняет интегратор на ОУ с переключаемым генератором постоянното тока на входе. В § 1.7 показано, ак с помощью 1108ПП1 преобразовать в частоту положительное и отрицательное напряжения и частоту в напряжение. Благодаря включению на выходе транзистора с открытым коллектором можно подавать результат преобразования как на ТТЛ, так и на КМОП-логические схемы. Частотный диапазон определяется внешней .RC-цепью. Линейность преобразования 0,01% сохраняется до частоты 10 кГц. При частоте 0,1 МГц линейность падает до 0,05%, а при 0,5 МГц - до 0,2%.

При использовании 1108ПП1 в качестве преобразователя частота - напряжение в выходном сигнале содержатся высокочастотные гармоники, недопустимые во многих случаях. Применение на выходе интегрирующих RC-цеией обычно не дает желаемых результатов и приводит к искажению выходного напряжения при повышении его частоты. Подключив к выходу преобразователя ОУ (рис. 1.40), можно получить подавление высокочастотных гармоник на 40 дБ. Степень подавления зависит от согласованности параметров цепей на входах ОУ. Для получения максимального подавления введен подстроечный резистор R1. Ошибки смещения нуля ОУ устраняются регулировкой R2.

Одно-BuSpa-. торуьых

Рис. 1.39. Упрощенная схема преобразователя напряжения в частоту

Рис. 1.40. Фильтр высокочастотных гармоник преобразователя частоты в напряжение типа 1108ПП1