Convertoare cu aproximari succesive

Convertoare cu aproximari succesive

Schema bloc a unui asemenea convertor este data in figura:

unde:

RAS - registru de aproximari successive

COMP - comparator

CNA - convertor numeric analogic

REF - sursa de referinta a CAN

RM - registru de memorie

Registrul de aproximari succesive este un bloc specific acestui tip de convertor. El functioneaza secvential, cu tactul aplicat la intrarea . Pe intrarea ("start conversie") se aplica semnalul de comanda pentru inceperea unui ciclu de conversie, iar D este o intrare de date.

Registrul de aproximari successive genereaza pe iesirile numerele dupa un anumit algoritm . Dupa primirea semnalului, pe frontul primului impuls de tact, se pune bitul cel mai semnificativ si , .Valoarea corespunzatoare a tensiunii generata de CNA, este aplicata comparatorului si comparata cu tensiunea de intrare, . Pe urmatorul tact, semnalul de la iesirea COMP, aplicat pe , este memorat in , ramanand astfel pana la sfarsitul ciclului de conversie, iar . Procesul continua pana la epuizarea celor n biti. Sfarsitul conversiei este semnalizat prin semnalul "conversie completa",

Functionarea convertorului este sintetizata in organigrama din figura:

Operatiile cuprinse intre punctele a si b se executa pe durata unui tact, (ciclul de tact). Un ciclu de conversie va avea minimum n tacte, . Uneori se prevede un tact in plus pentru inregistrarea rezultatului final si initializari.

O schema posibila de RAS

Schema din figura are la baza un registru de deplasare,

Se presupune ca acesta lucreaza pe frontul pozitiv al tactului , deci pe frontul negativ al tactului . La fiecare tact, informatia de la iesirea unei celule se transfera in celula urmatoare.

Prima celula are drept intrare

Se observa ca va exista numai dupa golirea completa a registruluisi aplicarea comenzii start conversie" Daca in tacte registrul se goleste, oricare ar fi continutul lui initial. Rezulta ca in registru se poate afla in starea 1 cel mult o celula (una din iesiri). Unitatea se va deplasa, in continuare, dintr-o celula in alta, pana cand registrul se goleste.

Pentru explicarea functionarii se porneste din momentul cand . Pe primul tact, secventa (100) se aplica CNA. Rezultatul compararii se traduce prin semnalul . Acesta va fi memorat in bistabilulaferent primului bit pe urmatorul front pozitiv. Starea acestui bistabil nu se va mai schimba pe durata ciclului de conversie. Un timp egal cu , perioada tactului, este disponibil pentru CNA si COMP. Evident, trebuie deci ca , unde este timpul de conversie al convertorului numeric-analogic, iar timpul de stabilire al comparatorului. Cand unitatea ajunge in ultima celula a registrului, se seteaza un bistabil care genereaza semnalul . Frontul pozitiv al semnalului , poate fi folosit pentru stocarea datelor intr-un registru.

Convertorul prezentat este cu comparare (insumare) in tensiune. Privit ca un sistem cu reglare automata, el tinde sa minimizeze tensiunea de eroare aplicata la intrarea comparatorului, deci sa aduca la o valoare cat mai apropiata de . Lucrul acesta se poate realiza in limitele erorii de cuantizare.

Deoarece deseori sunt disponibile CNA rapide cu iesiri in curent, exista si CAN cu comparare (insumare) in curent.

O asemenea schema este data in figura:

Conform ideii expuse mai inainte, sistemul va actiona in sensul de a minimiza tensiunea de eroare, deci .

In general, se poate afirma ca precizia acestui tip de convertor este determinata de calitatea CNA, de precizia tensiunii de referinta, si de calitatea comparatorului. Dupa cum s-a vazut, timpul de conversie este dat de , iar frecventa de tact maxima este determinata de viteza CNA si a comparatorului. Prin structura sa este adecvat realizarii sub forma integrata. Exista RAS-uri integrate, dupa cum exista si convertoare complete intr-o capsula. In forma integrata, monolitica sau hibrida, se realizeza CAN de 8-14 biti cu timpi de conversie cuprinsi de regula in domeniul 5-40 s. Unele circuite nu necesita semnal de tact. Acesta este realizat din semnalul de start conversie, trecut printr-o linie de intarziere, realizata cu porti logice, avand atatea sectiuni, cate impulsuri de tact sunt necesare pentru o conversie completa.