Введение в АЦП
(→Параллельный АЦП(Flash or parallel ADC)) |
Turbo (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| − | АЦП - аналого-цифровой преобразователь(Analog to Digital, ADC),устройство, которое преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой сигнал представленный,преимущественно, в двоичном коде. Входным сигналом может быть практически любая физическая величина, но для определённости условимся, что входным сигналом является напряжение.Основными параметрами АЦП является разрядность выходного сигнала и скорость преобразования. | + | АЦП - аналого-цифровой преобразователь(Analog to Digital, ADC), устройство, которое преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой сигнал представленный, преимущественно, в двоичном коде. Входным сигналом может быть практически любая физическая величина, но для определённости условимся, что входным сигналом является напряжение. Основными параметрами АЦП является разрядность выходного сигнала и скорость преобразования. |
| − | В данной статье будут кратко рассмотрены основные виды АЦП, представляющие информацию в двоичном коде.И более подробно АЦП, которые представляют информацию в системе остаточных классов. | + | В данной статье будут кратко рассмотрены основные виды АЦП, представляющие информацию в двоичном коде. И более подробно АЦП, которые представляют информацию в системе остаточных классов. |
| − | ===Виды АЦП=== | + | === Виды АЦП === |
| − | ==Параллельный АЦП(Flash or parallel ADC)== | + | == Параллельный АЦП (Flash or parallel ADC) == |
| − | Параллельные АЦП имеют разрядность 6-8 бит при скорости до 1 GSPS(giga samples per seconds).Архитектура данного вида АЦП представленная на рисунке. | + | Параллельные АЦП имеют разрядность 6-8 бит при скорости до 1 GSPS (giga samples per seconds). Архитектура данного вида АЦП представленная на рисунке. |
| − | Принципе работы относительно прост. На каждый компаратор подаётся входной аналоговый сигнал и доля опорного напряжения. Сравнивая их друг с другом каждый отдельно взятый компаратор вырабатывает логическую 1 или 0 на своём выходе, которые поступают в приоритетный шифратор(priority encoder). | + | Принципе работы относительно прост. На каждый компаратор подаётся входной аналоговый сигнал и доля опорного напряжения. Сравнивая их друг с другом каждый отдельно взятый компаратор вырабатывает логическую 1 или 0 на своём выходе, которые поступают в приоритетный шифратор (priority encoder). |
| − | *Достоинства: | + | * Достоинства: |
| − | **Простая архитектура и принцип работы. | + | ** Простая архитектура и принцип работы. |
| − | **Высокая скорость работы. | + | ** Высокая скорость работы. |
| − | *Недостатки: | + | * Недостатки: |
| − | **Маленькая разрядность.При повышении разрядности потребляемая мощность и площадь на кристалле растут слишком быстро. | + | ** Маленькая разрядность. При повышении разрядности потребляемая мощность и площадь на кристалле растут слишком быстро. |
[[Изображение:flash_ADC.jpg]] | [[Изображение:flash_ADC.jpg]] | ||
| − | ==Интерполяционный АЦП(Interpolating Flash ADC)== | + | == Интерполяционный АЦП (Interpolating Flash ADC) == |
Является логическим развитием параллельного АЦП и призван упростить аппаратное усложнение при повышении разрядности,а значит повысить общую эффективность преобразования. Основная идея состоит в использовании предусилителей в качестве линейных усилителей. На рисунке представлен 3-битный интерполяционный АЦП. | Является логическим развитием параллельного АЦП и призван упростить аппаратное усложнение при повышении разрядности,а значит повысить общую эффективность преобразования. Основная идея состоит в использовании предусилителей в качестве линейных усилителей. На рисунке представлен 3-битный интерполяционный АЦП. | ||
| Строка 24: | Строка 24: | ||
[[Изображение:Interpolating_flash_ADC.jpg]] | [[Изображение:Interpolating_flash_ADC.jpg]] | ||
| − | ==Двухступенчатый АЦП(Two-stage flash ADC)== | + | == Двухступенчатый АЦП (Two-stage flash ADC) == |
| − | Ещё одно развитие параллельного АЦП.Наиболее популярная архитектура, обеспечивающая высокую скорость преобразования и среднее разрешение. | + | Ещё одно развитие параллельного АЦП. Наиболее популярная архитектура, обеспечивающая высокую скорость преобразования и среднее разрешение. |
| − | На первом шаге аналоговый сигнал подаётся на n-разрядный АЦП,который делает грубое преобразование и вырабатывает n старших битов кода(MSB - Most Significant Bit). Эта же информация попадает в ЦАП и преобразуется обратно в аналоговый вид, который затем вычитается из первоначального сигнала. Остаток преобразуется АЦП разрядности m и вырабатывается m младших битов(LSB, Lowest Significant Bit).В итоге получается цифровой сигнал разрядности P=n+m. | + | На первом шаге аналоговый сигнал подаётся на n-разрядный АЦП, который делает грубое преобразование и вырабатывает n старших битов кода(MSB - Most Significant Bit). Эта же информация попадает в ЦАП и преобразуется обратно в аналоговый вид, который затем вычитается из первоначального сигнала. Остаток преобразуется АЦП разрядности m и вырабатывается m младших битов (LSB, Lowest Significant Bit). В итоге получается цифровой сигнал разрядности P = n+m. |
| − | *Достоинства: | + | * Достоинства: |
| − | **Уменьшение аппаратных затрат(30 компараторов в двухступенчатом АЦП против 255 в обычном для получения 8-разрядных чисел). | + | ** Уменьшение аппаратных затрат (30 компараторов в двухступенчатом АЦП против 255 в обычном для получения 8-разрядных чисел). |
| − | **Уменьшение потребления и входной ёмкости. | + | ** Уменьшение потребления и входной ёмкости. |
| − | *Недостатки: | + | * Недостатки: |
| − | **Более высокая задержка в сравнении с обычным параллельным АЦП. | + | ** Более высокая задержка в сравнении с обычным параллельным АЦП. |
| − | **Необходимость применения ЦАП большей разрядности чем P. | + | ** Необходимость применения ЦАП большей разрядности чем P. |
[[Изображение:two-stage_flash_ADC.jpg]] | [[Изображение:two-stage_flash_ADC.jpg]] | ||
Версия 11:57, 20 февраля 2013
АЦП - аналого-цифровой преобразователь(Analog to Digital, ADC), устройство, которое преобразует входной аналоговый сигнал в выходной цифровой сигнал представленный, преимущественно, в двоичном коде. Входным сигналом может быть практически любая физическая величина, но для определённости условимся, что входным сигналом является напряжение. Основными параметрами АЦП является разрядность выходного сигнала и скорость преобразования.
В данной статье будут кратко рассмотрены основные виды АЦП, представляющие информацию в двоичном коде. И более подробно АЦП, которые представляют информацию в системе остаточных классов.
Содержание |
Виды АЦП
Параллельный АЦП (Flash or parallel ADC)
Параллельные АЦП имеют разрядность 6-8 бит при скорости до 1 GSPS (giga samples per seconds). Архитектура данного вида АЦП представленная на рисунке.
Принципе работы относительно прост. На каждый компаратор подаётся входной аналоговый сигнал и доля опорного напряжения. Сравнивая их друг с другом каждый отдельно взятый компаратор вырабатывает логическую 1 или 0 на своём выходе, которые поступают в приоритетный шифратор (priority encoder).
- Достоинства:
- Простая архитектура и принцип работы.
- Высокая скорость работы.
- Недостатки:
- Маленькая разрядность. При повышении разрядности потребляемая мощность и площадь на кристалле растут слишком быстро.
Интерполяционный АЦП (Interpolating Flash ADC)
Является логическим развитием параллельного АЦП и призван упростить аппаратное усложнение при повышении разрядности,а значит повысить общую эффективность преобразования. Основная идея состоит в использовании предусилителей в качестве линейных усилителей. На рисунке представлен 3-битный интерполяционный АЦП.
Двухступенчатый АЦП (Two-stage flash ADC)
Ещё одно развитие параллельного АЦП. Наиболее популярная архитектура, обеспечивающая высокую скорость преобразования и среднее разрешение. На первом шаге аналоговый сигнал подаётся на n-разрядный АЦП, который делает грубое преобразование и вырабатывает n старших битов кода(MSB - Most Significant Bit). Эта же информация попадает в ЦАП и преобразуется обратно в аналоговый вид, который затем вычитается из первоначального сигнала. Остаток преобразуется АЦП разрядности m и вырабатывается m младших битов (LSB, Lowest Significant Bit). В итоге получается цифровой сигнал разрядности P = n+m.
- Достоинства:
- Уменьшение аппаратных затрат (30 компараторов в двухступенчатом АЦП против 255 в обычном для получения 8-разрядных чисел).
- Уменьшение потребления и входной ёмкости.
- Недостатки:
- Более высокая задержка в сравнении с обычным параллельным АЦП.
- Необходимость применения ЦАП большей разрядности чем P.
