Микроэлектронные АЦП и ЦАП. Часть 5.

Типичная структурная схема АЦП параллельного преобразования показана на рис. 3.3. Компаратор можно рассматривать как одноразрядный параллельный преобразователь. Для повышения быстродействия преобразователя его внутреннюю архитектуру строят по конвейерному способу, что позволяет осуществлять цифровую обработку одного отсчета одновременно с записью следующего. Этот способ требует больших аппаратурных затрат (большое количество компараторов и сопутствующих элементов).

В последнее время появились АЦП параллельного действия в интегральном исполнении, что позволило уменьшить их массу и габаритные размеры. Однако эти преобразователи обладают относительно небольшой точностью из-за нестабильности напряжения смещения компараторов. Этого недостатка лишены преобразователи, выполненные в виде интегральной схемы на основе КМОП-технологии. В этой схеме предусмотрена автокомпенсация смещения нуля каждого компаратора.

Структурная схема АЦП последовательного преобразования приведена на рис. 3.4. В цепи обратной связи используется ЦАП, выходной сигнал которого сравнивается с преобразуемым аналоговым сигналом. В момент равенства этих сигналов двоичный код на входе ЦАП является цифровым эквивалентом преобразуемого сигнала. Компаратор выполняет роль сравнивающего устройства, а регистр последовательного приближения является логической схемой, реализующей заданный алгоритм.

В последнее время получили распространение интегрирующие преобразователи нескольких разновидностей. Принцип их действия основан, как правило, на воспроизведении пилообразного изменения выходного сигнала интегратора под действием управляющего сигнала. Чаще всего применяются интегрирующие преобразователи с двойным (двухтактным) интегрированием. Входной сигнал интегрируется либо за определенный интервал времени, либо до заданной величины. За первый такт интегрируется входной сигнал, а за второй (он начинается по окончании первого такта) — противоположный ему по знаку опорный сигнал. Интервал времени преобразования заполняется последовательностью импульсов, подсчет которых прекращается в момент равенства нулю сигнала на выходе интегратора. Количество импульсов, подсчитанное счетчиком, эквивалентно аналоговой величине на входе преобразователя.