АЦП ускоренного интегрирования

.

Быстродействие интегрирующих АЦП можно значительно увеличить, если разрядку емкости интегратора осуществлять в несколько этапов с разными скоростями разрядки на каждом из них. Поясним принцип повышения быстродействия на примере схемы 16-разрядного АЦП с тройным токовым интегрированием, схема которого представлена на рис. 14.39, а, временные диаграммы его работы — на рис. 14.39, б, в.

Особенности АЦП. На интервале ?₀ — ?, в течение времени Т_т = = ?, — ?₍₎ происходит заряд конденсатора С интегратора (см. рис. 14.39, б). Разряд конденсатора С осуществляется тремя разными токами г, г₂, г₃ с фиксацией времени разряда тремя счетчиками СТ[, СТ., и СТ_Л соответственно. Счетчики должны иметь примерно одинаковую разрядность, что позволяет получить минимальное число тактов на каждом из временных интервалов интегрирования Т_{ = ?-,-?, Т₂ = ?₃ — ?₂ и Т₃ = ?₄ — ?₃, а следовательно, и на всем интервате разряда конденсатора С [57].

В рассматриваемой схеме использованы 6-разрядный счетчик С1 и 5-разрядные счетчики СТ₂ и СТ₃. Поэтому выбрано следующее отношение токов: ц: *₂: г, = 2¹⁰: 2⁵: 1.

Время зарядки (Г) и полной разрядки (Г) емкости С определяется максимальным значением входного сигнала U_BXtn и принимается равным Т₃ = Г_р = Т_т. Число тактовых импульсов, необходимое для фиксации интервала длительностью Т_т, равно суммарной емкости всех трех счетчиков N_z = N_x + N₂ + N₃ = 2⁶ + 2⁵ + 2⁵ = 64 + 32 + 32 = = 128. Поэтому тактовая частота F_T выбирается в 2−128 раз выше частоты дискретизации F_;i, т. е. F_T = 256F_a.

Цикл работы АЦП (Г₃ + Т_р = 2Т_т) задается с помощью отдельного счетчика, входящего в состав устройства управления, а запись кода в выходной регистр и сброс счетчиков СТ_{ — СТ₃ осуществляется с помощью сигнала управления ключом S4.

Принцип работы. После замыкания ключа 5₄ в течение интервала Т_т, определяемого устройством управления, осуществляется зарядка емкости С от источника с напряжением U_BX = const через резистор R. Затем происходят размыкание ключа 54 и замыкание ключей 5₅ управляющим импульсом У И до конца преобразования, а также 5, импульсом YMj на время формирования шести старших разрядов. Начинается разряд конденсатора С током i_x = 2¹⁰ • /, до тех пор пока напряжение на нем не станет равным значению U_ouV Время разряда Т_{ регистрируется 6-разрядным счетчиком СТ_Г Затем сигналами УИ_Х и УИ₂ (см. рис. 14.39, в) источник тока /, отключается и подключается источник тока i₂ = 2⁵-/для формирования средних разрядов выходного кода, которых фиксируются СТ₂. Завершает разрядку конденсатора С источник тока ц = L Время разрядки фиксируется счетчиком СТ₃.

Полученное на выходах трех счетчиков 16-разрядное значение кода является цифровым эквивалентом U_nx. Показания счетчиков переписываются в выходной регистр в начале следующего цикла преобразования, а счетчики сбрасываются в «О».