Каждому эталонному напряжению соответствует свое сравнивающее устройство (рис. 4.45), поэтому уравновешивание осуществляется за один шаг

ГцЯв/щЯср. Наряду с самым высоким быстродействием, обеспечиваемым параллельным принципом уравновешивания входного напряжения на полной 2 -уровневой сетке квантования, данный АЦП имеет наиболее сложную схему, так как содержит 2 схем сравнения СС, запоминающую матрицу цифровых эквивалентов МЦЭ и аналоговое запоминающее устройство АЗУ на 2 точных уровней напряжения. Последнее обстоятельство затрудняет использование рассматриваемых АЦП в цифро-аналоговых вычислительных системах при п >. 4.

АЦП комбинированного типа. В аналого-цифровых комплексах, использующих итерационные методы и устройства с неоднократным преобразованием формы представления информации, ак- туальной задачей является разработка схем АЦП, обеспечивающих заданное быстродействие и точность при минимальной затрате оборудования. С этой точки зрения заслуживают внимания методы комбинирования в рамках одной схемы АЦП либо различных алгорит мов уравновешивания входного напряжения, либо укрупненных оснований

Рис. 4.45. Структурная схема АЦП непосредственного отсчета.

. tar ,.f

Запуск

Рис. 4.46. Структурная схема АЦП с комбинированием методов непосредственного отсчета и счета.

системы счисления для выявления разрядных коэффициентов 5. На рис. 4.46 показана схема АЦП, в котором старшие разряды as кода определяются методом непосредственного отсчета, а младшие разряды aft -методом счета единичных импульсов.

Входное напряжение Ux поступает на т схем сравнения CCs части преобразователя, работающей по алгоритму непосредственного отсчета, и на схему сравнения ССк части преобразователя, работающей по алгоритму счета импульсов. Распределитель импульсов РИ обеспечивает синхронизацию всей

-УпрсВ/1ение ОтГГТ i

0-ЬЦН

СчсС

Запуск

и п *

UqO- nfn . j-

/77

Рис. 4.47 Структурная схема счетно-поразрядного АЦП.

схемы АЦП: после запуска формируется импульс И первого такта, во время которого кодирующая матрица КМ выдает на регистр а. значения старших разрядов кода JV, и генерирует импульс Яз. Импульс возбуждает ключ Кл, соединяющий ближайший к Ux уровень V с суммирующим входом Up генератора пилообразного напряжения/ЯЯ. Третий импульс И запускает ГПН и одновременно перебрасывает триггер Тг в состояние 1 . Высокий выходной потенциал последнего открывает вентиль В и счетные импульсы /д проходят через В на счетчик-регистр СчРг! кода ak- Схема сравнения ССк в момент равенства Ux = UU вьщает импульс переброса триггера

Тг в состояние О , которое закрывает вентиль В. Таким образом, правая часть схемы АЦП преобразует разность Ux - в код с младшими разрядами а- На Этом цикл преобразования заканчивается и импульсом И осуществляется списывание кода Nx с регистров Рг2 кода и СчРг! кода Oft и установка регисторов в нуль. После этого цикл повторяется.

Аналогично может быть построена схема АЦП. объединяющего алгоритм поразрядного взвешивания и счета единичных импульсов. Схема часто выполняется таким образом, что поразрядное уравновешивание используется при

больших, а метод счета-при малых скоростях изменения Ux- Комбинирование различных оснований систем кодирования эталонных уровней для определения коэффициентов старших и младших разрядов кода Nx иллюстрируется схемой рис. 4.47. Схема содержит малоразрядный преобразователь АЦП счетного типа с переменным наклоном пилообразного напряжения и неполный ЦАП, создающий совместно с ГПН указанные эталонные напряжения 1/з .

Работа схемы АЦП сводится к последовательному определению групп

ЦЕОичных разрядов а, а.

а, начиная со старших. Для определения

кода а,- управляемый делитель напряжения УД имеет коэффициент передачи

= 1 и напряжение пилы изменяется в пределах всего диапазона с длительностью Tf, равной времени следования [щах тактов. Величина Oj выявляется преобразователем методом счета и передается в конце в соответствующие разряды ЦАП. На выходе последнего создается напряжение пьедестала, на уровне которого формируется новое пилообразное напряжение с наклоном, уменьшенным в а раз. По этой пиле определяется код следующей группы и г. д. Для преобразователя с одинаковыми группами разрядов время цикла 7ц содержит ffzajj тактов счета и т тактов установления напряжения на выходе ЦАП, т. е. 7ц = Ф (/п). Для различной разрядной сет-

2 2 2- / 2 2 г 2 2 2 N

Рис. 4 48. Графики быстродействия АЦП: ----- с ГПН и

ПКН; - --с непосредственным отсчетом.

ки п существует оптимальное /Пот- Дающее ц mln

На рис. 4.48 показаны графики, характеризующие быстродействие некоторых типов АЦП по сравнению с быстродействием АЦП поразрядного уравновешивания. Для любого числа разрядов п лучшим быстродействием обладают АЦП с непосредственным отсчетом, однако ввиду большого объема оборудования его применение даже при использовании интегральных линейных и цифровых подсхем ограничивается обычно п< 4. Очевидно, что для каждого п имеются другие схемы АЦП с минимальным временем цикла Так, например, для п < 5 метод счета импульсов

даже при m = 1 дает лучшее быстродействие, чем метод поразрядного уравновешивания. Если же m = 2, то быстродействие метода счета импульсов лучше, чем у метода поразрядного уравновешивания при 5 < п < 12. Для окончательной оценки схемы АЦП с точки зрения конкретного применения необходимо учитывать не только быстродействие, но и другие показатели - надежность, стоимость, объем оборудования и т.д.

Вычислительные АЦП могут выполнять вычислительные функции, например, преобразование алгебраических сумм напряжений Uxk. умножение и деление кодов и напряжений, сглаживание, дифференцирование и интегрирование преобразуемых, сигналов и т. д. При этом наряду с незначительным усложнением схемы АЦП можно существенно разгрузить непосредственно вычислительную часть комплекса как для аналоговой, так и для цифровой его частей. Использование АЦП в качестве вычислительных преобразователей информации раскрывает новые возможности для создания высокочастотных вычислительных гибридных блоков на базе интегральной микроэлектроники.