В настоящее время, проблема повышения разрешающей способности многоступенчатых аналого-цифровых преобразователей решается путем увеличения разрядности, используемых в их составе сопряженных между собой параллельных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), что приводит к усложнению схемы устройства, а значит повышению стоимости и энергопотребления.
Вместе с тем, проведенные исследования показали, что одним из наиболее оптимальных способов повышения разрешающей способности двухступенчатых аналого-цифровых преобразователей, реализованных на принципах последовательного счета, может служить введение в состав схемы аналого-цифрового преобразователя блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений (БОЗиИОН).
Структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений приведена на рисунке 1. Он содержит:ИУПТ - инвертирующий усилитель постоянного тока; АК1 и АК2 - первый и второй аналоговые ключи; Ком - компаратор;Инв - инвертор.
Рис. 1. Структурная схема блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений
Рис. 2. Формирование модуля сигнала: а) сигнал на входе; б) сигнал на втором выходе
БОЗиИОН работает следующим образом. Компаратор, в зависимости от полярности входного сигнала, формирует положительный или отрицательный порог, играющий роль знакового разряда - логической единицы или нуля, поступающих на первый выход БОЗиИОН (выход Nзнак.), а так же управляющего воздействия, поступающего на первый аналоговый ключ через инвертор, и на второй аналоговый ключ непосредственно, обеспечивая взаимообратные состояния первого и второго аналоговых ключей.
В случае поступления на вход БОЗиИОН сигнала положительной полярности: компаратор формирует положительный потенциал; на первый выход БОЗиИОН поступает логическая единица; второй аналоговый ключ переводится в открытое состояние, первый - в закрытое;входной сигнал транслируется на второй выход (выход Uмод.) БОЗиИОН.
В случае поступления на вход БОЗиИОН сигнала отрицательной полярности: компаратор формирует отрицательный потенциал; на первый выход БОЗиИОН поступает логический ноль; второй аналоговый ключ переводится в закрытое состояние, первый - в открытое;входной сигнал, инвертированный инвертирующим усилителем постоянного тока, подается на второй выход БОЗиИОН.
То есть БОЗиИОН определяет знак (полярность) напряжения входного сигнала и формирует его модуль (рисунок 2), транслируемый далее с единичнымкоэффициентом передачи.
Введение предлагаемого блока в состав n-разрядного двухступенчатого АЦП, предназначенного для аналого-цифровой обработки двухполярных сигналов и сигналов отрицательной полярности, будет эквивалентно:
1) увеличению на единицу разрядности сопряженных аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, входящих в состав двухступенчатого аналого-цифрового преобразователя, за счет добавления дополнительного разряда, несущего информацию о знаке полярности входного сигнала. То есть будет иметь место повышение разрешающей способности двухступенчатого аналого-цифрового преобразователя;
2) упрощению устройства АЦП, так как проходя через БОЗиИОН, входные сигналы будут всегда иметь положительную полярность, что позволит снизить разрядность сопряженных ЦАП и АЦП с n до (n-1), а это приведет к тому, что наиболее сложный и дорогостоящий узел устройства (параллельный АЦП) будет иметь в 2 раза меньше компараторов, что не только значительно упростит устройство АЦП, но иприведет к снижению его энергопотребления.
3) расширению функциональных возможностей двухступенчатого АЦП- то есть возможности работы как с однополярными сигналами (причем как положительной так и отрицательной полярности), так и двухполярными сигналами.
Библиографическая ссылка
Бондарь М.С. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 4. – С. 54-55;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24863 (дата обращения: 19.04.2024).