Конвейерные АЦП

.

Недостатком рассмотренного выше двухступенчатого АЦП является наличие состояний простоя отдельных ступеней (см. рис. 14.30, б): в первом такте простаивает вторая ступень (АЦП2), а во втором — первая ступень (АЦП,). Этот недостаток можно устранить с помощью конвейерной технологии обработки данных, которая реализуется введением задержки сигналов между отдельными ступенями преобразователя.

На рис. 14.31, а изображена схема конвейерного АЦП, которая построена иа основе двухступенчатого преобразователя, приведенного на рис. 14.30, а. В конвейерный АЦП введены буферный регистр и два УВХ, при этом УВХ2 помимо основных функций должно обеспечить требуемое межкаскадное усиление (2Л = 2Ц. Рассмотрим принцип работы схемы двухступенчатого конвейерного АЦП, который иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на рис. 14.31, б.

В первый тактовый дермой длительностью ТУВХ, производит выборку входного напряжения Пвх1 и хранит ее до конца преобра-

Структурная схема двухступенчатого конвейерного

Рис. 1431. Структурная схема двухступенчатого конвейерного

преобразователя (а) и временные диаграммы его работы (б)

зования. В течение первой половины периода АЦП, осуществляет грубое квантование {/вх1. По срезу тактового импульса результат квантования, соответствующий четырем старшим разрядам (У7...У4), выходного 8-разрядиого кода, записывается в буферный регистр. Одновременно с этим 4-разрядный ЦЛП начинает формировать на своем выходе аналоговое напряжение /7ЦЛП, соответствующее выходному коду АЦП,. Вычитающее устройство Д сравнивает это напряжение с напряжением выборки ?/цх|, хранящимся в УВХ,, и полученную разность 11лл = (/|1х1 - ЦЦАП, (остаток) подает на вход УВХ,. Этот процесс должен завершиться к концу первого такта.

С началом второго такта в УВХ, фиксируется следующее значение входного напряжения нвх(?) = ?/вх2, а в УВХ, - разность 1/А1 = = ит[ ~ итт. После этого АЦП, и АЦП2 формируют соответствующие этим напряжениям коды:

  • • АЦП, — код старших разрядов (У7...У4)2 выборки Пвх2;
  • • АЦП2 — код младших разрядов (У:)...У0), выборки [711Х,.

По срезу второго тактового импульса выио.тняются следующие операции:

• старшие разряды (У7...У4), первой выборки напряжения ?/вх1 из буферного регистра переписываются в выходной регистр;

  • • старшие разряды (У7...У4)2 второй выборки {/вх2 запишутся в буферный регистр;
  • • результаты квантования первой выборки С/вх1, полученные на выходе АЦП2, запишутся в выходной в качестве младших разрядов (У'3...У0), выходного кода.

На третьем такте АЦП начинает обрабатывать третью выборку напряжения Пвх2 и т.д.

Таким образом, использование УВХ2 в качестве элемента задержки аналогового сигнала и буферного регистра в качестве элемента задержки цифрового сигнала позволили реализовать конвейерный принцип преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Об этом свидетельствует отсутствие состояний простоя АЦП, и АЦП2 (см. рис. 14.31, б), а также то обстоятельство, что после некоторой задержки на начальном этапе преобразования в дальнейшем на каждом такте (как на конвейере) появляются результаты обработки очередной выборки входного напряжения ит п (п = 1, 2,3,...). Использование конвейерной технологии в многоступенчатом АЦП позволяет в несколько раз повысить максимальную частоту выборок входного сигнала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >