АЦП поразрядного кодирования

Данный тип АЦП также часто называют АЦП последовательного приближения или АЦП с поразрядным уравновешиванием. Рассмотрим упрощенную структурную схему данного АЦП (рис...)

Основой устройства является так называемый регистр последовательных приближений (РПП). Алгоритм его работы следующий. По каждому импульсу ГТИ РПП последовательно, начиная со старшего разряда, формирует на выходах Q сигнал лог. 1, который в зависимости от сигнала, поступающего на его управляющий вход с выхода компаратора, остается неизменным, либо заменяется сигналом лог. 0.

Работу АЦП рассмотрим с использованием временных диаграмм, приведенных на рис.

В момент t₀ по сигналу "Пуск" в выходной статический регистр РПП, выполненный на RS-триггерах DD_3.1,…,DD_3.n, записывается код, содержащий единицу только в старшем разряде Q_n. Этот код при помощи ЦАП преобразуется в напряжение U_ORN1 которое на входе компаратора DА сравнивается с входным напряжением устройства. Если U_ORN1>U_вх, то на выходе компаратора формируегся единичный сигнал, если U_ORN1<U_вх- то нулевой сигнал.

Одновременно сигналом "Пуск" в младший разряд Q₀ сдвигового регистра DD1 РПП по фронту ГТИ также записывается сигнал лог. 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_ORN1>U_вх, то триггер DD_3.1 сбрасывается и на выходе РПП формируется нулевой код. В противном случае (U_ORN1<U_вх) триггер DD_3.1 остается установленным и на выходе РПП сохраняется код с единицей в старшем разряде.

Следующий фронт ГТИ сдвигает код, записанный в DD1 влево. В результате этого сигнал лог. 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_ORN2. Это напряжение также сравнивается с U_вх. Так как сигнал лог."1" 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_ORN2>U_вх, то DD_3.2 сбрасывается, а если U_ORN2<U_вх - триггер остается установленным.

Следующий импульс ГТИ сдвигает код, записанный в DD1 влево и процесс продолжается аналогично описанному до тех пока сигнал лог."1" не достигнет старшего разряда Q_n регистра DD1. В этом случае по импульсу ГТИ регистр DD1 устанавливается нуль и процесс преобразования завершается. Искомое значен 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

t_c=bT_гти

Очевидно, что это время не зависит от входного напряжения и существенно меньше времени, необходимого для преобразования в АЦП последовательного счета.

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