Convertoare analog numerice cu aproximare succesivă

CONVERTOARE ANALOG NUMERICE CU APROXIMARE SUCCESIVA

1 Breviar teoretic

CA/N (Convertor Analog Numeric) cu aproximare succesivă este unul din tipurile de CA/N cele mai utilizate în practică. Ele realizează compromisul optim între precizia şi viteza de conver¬sie, la o complexitate acceptabilă a schemei. Stadiul actual al tehnologiei permite realizarea monolitică o întregului CA/N, la o rezolutie de până la 16 biţi şi o viteză de conversie de circa 10μsec. Se utilizează curent aceste CA/N-uri în aparatură de măsură electronică, sisteme de achiziţii de date, transmisia şi prelucrarea numerică a informaţiei, etc. Schema bloc a acestui convertor este prezentată în figura 1.

Figura 1

1.1 Funcţionarea schemei

- începutul unui ciclu de conversie este comandat prin semnalul logic SC="1".

- se compară tensiunea de intrare VIN (care se doreşte a fi con¬vertită într-un număr binar), cu cea furnizată de CN/A (Convertor Numeric/Analogic) la un moment dat. Tensiunea furnizată de CN/A este V0(N) şi reprezintă o fracţie din VREF conform formulei:

N este număr binar pozitiv subunitar, având (2n-1) valori posibile, de la 0 până la (1-2-n), unde n reprezintă numărul de biţi. CN/A folosit este de tipul cu reţea divizoare în trepte ponderare binar.

- numărul binar N este produs în RAS (Registrul cu Aproximaţii Succesive) sub forma unui cod binar natural:

N = b1b2...bn ,

în care b1 este bitul cel mai semnificativ (MSB), iar bn este bi¬tul cel mai puţin semnificativ (LSB), aceasta conducând la un nu¬măr de forma

N=0,b1b2...bn.

RAS funcţionează secvenţial pe o frecvenţă fixă f0, produ¬când numerele N conform algoritmului aproximaţiilor succesive, ce este prezentat în continuare.

- un ciclu de conversie durează

TCONVERSIE = n T0 ,

unde T0 = 1/f0 reprezintă durata între două impulsuri de ceas, iar n este numărul de biţi ai convertorului.

- sfârşitul ciclului de conversie, când este disponibil rezul¬tatul conversiei forma numărului binar stocat în RAS, este marcat prin semnalul logic FC="1".

1.2 Algoritmul de aproximare succesivă

Pentru claritatea expunerii algoritmului, se va considera în explicaţii un CA/N de 8 biţi.

După comanda de începere a conversiei (semnalul SC="1", care în general poate fi asincron), sincron cu primul front crescător a impulsului de ceas, se comandă înscrierea în RAS, a numărului binar:

N1= 1000 0000 .