Микроэлектронные АЦП и ЦАП. Часть 2.

Аналоговые сигналы представляются в виде напряжения или тока, цифровые сигналы — в определенном коде (двоичном, двоично-десятичном). Возможны и другие формы представления дискретных сигналов. Например, в системах отображения цифровые сигналы представляются в форме, удобной для непосредственного управления устройством отображения.

Как правило, преобразователи являются линейными устройствами, в них соблюдается линейное соотношение между значениями аналогового сигнала и соответствующего ему цифрового кода. Разрабатываются также и нелинейные преобразователи, в которых может осуществляться функциональная связь между аналоговой и цифровой величинами.

Основой классификации преобразователей является алгоритм преобразования, который определяет содержание и последовательность выполнения операций преобразования. Алгоритм преобразования не зависит от конструктивных особенностей и схемных решений преобразователей. С точки зрения используемого алгоритма АЦП могут быть реализованы в соответствии с одним из трех методов преобразования аналоговой величины в цифровую.

Первый метод состоит в том, что аналоговая величина ставится в соответствие сумме одинаковых и минимальных по величине эталонов (квантов). В момент достижения равенства подсчитывается число квантов, которое и характеризует результат преобразования.

Второй метод подразумевает использование n эталонов, значения которых пропорциональны степени числа 2. Сравнение преобразуемой величины начинается с максимального по значению эталона. В случае превышения значения эталона над значением преобразуемой величины в старшем разряде кода фиксируется число 0, в обратном случае значение аналоговой величины (превышает значение эталона) фиксируется число 1; далее разность значений преобразуемой величины и эталона сравнивается с последующим эталоном и т. д.

Третий метод состоит в том, что преобразуемая величина сравнивается одновременно с набором (2ⁿ—1) эталонов. «Вес» старшего эталона определяется количеством (2ⁿ—1) квантов; вес следующего эталона — количеством (2ⁿ—2) квантов и т. д.; вес младшего эталона соответствует одному кванту. Структура такого типа АЦП использует (2ⁿ—1) сравнивающих устройств. Результат преобразования фиксируется по числу сравнивающих устройств, отметивших превышение значения входной величины над значением данного эталона. На выходе преобразователя образуется параллельный единичный код, который далее преобразуется в позиционный двоичный код.