Главная Промышленная автоматика.

В преобразователе с реверсивным счетчиком, показанным на фиг. 8.20, два аналоговых сигнала поступают на дифференциальные входы операционного усилителя. Путем соответствующего суммирования дополнительных сигналов на инвертирующем входе усилителя цифро-аналоговый преобразователь при положительном входном сигнале может работать в режимах как положительного, так и отрицательного выхода. Для того чтобы схема не была слишком чувствительна к пороговым уровням компараторов, коэффициент усиления усилителя должен быть

Цифровой СЗР Выход МЗР

оооооооо

Аналоговый

вход о-Ш}--(-V)


Фиг. 8.20. Аналого-цифровой преобразователь на основе реверсивного

счетчика.

не менее 2. Эти два пороговых уровня компараторов задаются с помощью делителя напряжений таким образом, чтобы они примерно соответствовали небалансу ±V2 МЗР. Когда входное напряжение будет сбалансировано в пределах этого диапазона, на выходах обоих компараторов возникнут высокие уровни, которые остановят счетчик и сформируют сигнал готовности данных, указывающий правильность цифрового выхода. Если небаланс аналоговых сигналов превышает ±V2 МЗР, счетчик продолжает считать, при этом значение его выхода увеличивается или уменьшается в зависимости от полярности напряжения небаланса. В рассматриваемом случае цифро-аналоговый преобразователь должен быть монотонным в том смысле, что ошибки двух соседних выходных уровней не должны вызывать шаг в ложном направлении, так как в этом случае в системе может возникнуть колебательный режим.



«Равно 11?» «Нет»

Если МЫ будем записывать «I» для каждого «да» и «О» для каждого «нет», то получим 1010, что представляет собой двоичную запись числа десять. Таким образом, по четырем вопросам можно определить одно число из 16. Аналогично с помощью восьми вопросов можно найти число, заключенное между О и 255. Очевидно, что такой метод действует немного быстрее, чем вопросы типа «Равно нулю?», «Равно 1?» и т. д. или угадывание чисел случайным образом.

) В отечественной литературе указанный метод носит название метод поразрядного уравновешивания. - Прим. перев.

Если цифро-аналоговый преобразователь работает в режиме отрицательного выхода, цифровой выход будет соответствовать отрицательной логике. Если аналоговый входной сигнал изменяется за период тактовой частоты не более чем на 1 МЗР, преобразователь будет непрерывно отслеживать этот сигнал.

Сигнал готовности данных может быть использован в адаптивных системах для более эффективной передачи, поскольку он появляется только при заметном изменении сигнала на аналоговом входе. При работе с медленно меняющимися входными сигналами считывание цифрового выхода следует производить только после того, как имело место изменение. Сигнал готовности данных может ставить в единичное состояние триггер, который регистрирует это условие и сбрасывается после считывания.

Основной недостаток преобразователя на основе реверсивного счетчика - это время, требующееся для первоначальной отработки сигнала, которое может достигать в 8-разрядной системе 256 периодов тактовой частоты. Входной сигнал обычно должен фильтроваться, для того чтобы скорость его изменения не превыщала скорости слежения преобразователя.

А/Ц-преобразователь, использующий метод последовательного приближения

Допустим, мы хотим угадать число, заключенное между О и 15, задавая минимальное число вопросов, на которые можно ответить «да» или «нет». Один из наиболее эффективных путей может быть следующим:

«Больше или равно восьми?» «Да»

«Больше или равно 12?» «Нет»

«Больше или равно 10?»



Преобразователь последовательного приближения представляет собой наиболее распространенный тип аналого-цифрового преобразователя, использующего цифро-аналоговое преобразование. Метод последовательного приближения особенно удобен для быстродействующего преобразования, поскольку для выполнения Л-разрядного преобразования требуется только периодов тактовой частоты. Рассмотренные выще преобразователи, основанные на использовании счетчика, требуют до 2JV тактов.

Недостатком преобразователя с последовательным приближением является то, что он почти всегда требует установки в тракте сигнала схемы выборки - хранения, если за секунду требуется произвести лищь несколько преобразований. Схема выборки - хранения является дополнительным источником по-грещности, который трудно контролировать в щироком диапазоне температур. Преобразователь на основе счетчика не требует схемы выборки - хранения, поскольку его выходом является число в параллельной форме, отсчитанное в тот момент, когда сигнал на выходе Ц/А-преобразователя равен входному сигналу, хотя в некоторых случаях может потребоваться фильтрация входного сигнала.

Можно заметить, что 8-разрядный преобразователь последовательного приближения вырабатывает точный выходной сигнал за восемь периодов тактовой частоты, в то время как преобразователь на основе реверсивного счетчика может потребовать для достижения выходного сигнала 255 периодов. Однако после первоначальной отработки преобразователь на основе реверсивного счетчика может регистрировать очень медленные изменения сигнала за один такт, в то время как преобразователь последовательного приближения должен опять пройти восемь тактов. Таким образом, выбор того или иного типа преобразователя определяется типом входного сигнала.

8-Разрядный аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения может быть просто реализован с использованием трех БИС (фиг. 8.21,0!). Как полярность входного сигнала, так и полярность логики на выходе могут легко изменяться монтажным путем без использования дополнительных элементов. Предусмотрены как последовательные, так и параллельные выходы и выход строба для синхронизации. Преобразование может осуществляться непрерывно или производиться по внещним командным сигналам, подаваемым на специальный контакт возобновления цикла. Помимо систем сбора данных, аналого-цифровые преобразователи применяются в цифровых фильтрах, телеизмерительных устройствах с кодо-импульсной





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [117] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0056