Двухступенчатый АЦП на переключаемых конденсаторах

Преобразователь строится по изложенным выше принципам. Для выявления архитектурных особенностей АЦП рассмотрим схему 12-разрядного преобразователя (рис. 14.32), содержащую интегратор, два устройства выборки-хранения (УВХ, УВХ2), матрицу компараторов, схему кодирования и усилитель с коэффициентом усиления К = 64.

Преобразуемое (измеряемое) напряжение 11_пх подается на УВХ,. При первом сравнении ключи 5, и 5₂ находятся в положении 1, поэтому напряжение {/_|>х поступает на матрицу из 65 компараторов и сравнивается с 64 опорными напряжениями, формируемыми УВХ₂. Результат сравнения поступает в шифратор схемы кодирования, где определяются шесть старших разрядов двоичного кода. При втором сравнении ключи 5, и 5₂ переходят в положение 2 и определяются значения шести младших разрядов кода. Для этого оценива;

Рис. 14.32. Блок-схема двухшагового флеш-АЦП ется погрешность квантования первого шага. Чтобы определить погрешность квантования, на вход усилителя через ключ 5, сначала подается входное напряжение II_ш, а затем напряжение, соответствующее определенным ранее шести старшим разрядам. Результат умножения погрешности на 64 с выхода схемы 3 через ключ 5₂ подается на матрицу компараторов. После завершения операции сравнения шифратор вырабатывает шесть младших разрядов выходного кода.

На рис. 14.33, а изображена схема интегратора на переключаемых конденсаторах п 65 схем выборки-хранения на ОУ, используемых для выработки уровней квантования вместо резистивного делителя. Постоянство разности между соседними уровнями квантования обеспечивается тем, что для их получения используется интегрирование одного и того же опорного напряжения 13_оп. В результате на выходе интегратора генерируется изменяющееся напряжение с одинаковыми ступенями (рис. 14.33, б). Каждый из 65 уровней напряжения запоминается в устройствах выборки-хранения, образующих 65 каналов. Канал Р_г используется для предустановки компараторов и позволяет организовать процесс преобразования так, чтобы затрачиваемое на предустановку время не увеличивало общее время преобразования.

В интегральных преобразователях с числом разрядов N=12 используется самокалибровка для исключения погрешностей, вызванных напряжениями смещения нуля ОУ, тепловым дрейфом,.

Рис. 1433. Схема формирования опорных уровней квантования (а) и форма сигнала на выходе интегратора (б).

разными значениями коэффициентов усиления ОУ, а также погрешностей, обусловленных неравенством зарядов, поступающих на вход интегратора.