3.4.2 Visszacsatolt (Implicit) A/D átalakítók

iDevice ikon

Ez az analóg-digitális átalakító egy D/A átalakítót tartalmaz a visszacsatolásban. A vezérlő áramkör segítségével a D/A átalakító digitális D bemeneti jelét megfelelő módon addig változtatjuk, amíg a D/A átalakító UV analóg kimeneti jele el nem éri az átalakító Ube analóg bemeneti jelet (23. ábra). Ha UV ≠ Ube akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, az pedig változtatja a számláló áramkör kimenetén lévő digitális jelet. Ha UV=Ube akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, és ekkor a D/A átalakító digitális bemeneti jele azonos a teljes A/D átalakító digitális kimeneti jelével és ezzel véget ért az átalakítás.

23. ábra
A visszacsatolt A/D átalakító

 

Számlálós A/D átalakító

A számlálós A/D konverternél a számláló áramkör egy n bites számláló. Az átalakítás kezdetén a számláló értéke „0", ezután a vezérlő áramkör addig lépteti a számlálót, amíg a komparátor azt nem jelzi, hogy a D/A-ról visszakapott, átalakított feszültség elérte a bemeneti feszültség értékét. Ekkor a vezérlés letiltja a további léptetést, és a számláló regiszterében lévő érték kiolvasásával megkapjuk az átalakított jelet. A konverziós idő így a bemenő jel nagyságával arányosan növekszik.

 

Követő átalakító kétirányú számlálóval

A számlálós A/D nagy hátránya, hogy az átalakítási idő a bemeneti jel nagyságától

függően akár 2n órajel ciklusig is terjedhet. Ezen javíthatunk oly módon, hogy előre-hátra számlálót használunk, és újabb minta konvertálásakor nem nullázzuk a számlálót, hanem az előző értékből indulunk ki. A számlálás irányát ilyenkor a komparátor kimenete adja meg. E tulajdonsága miatt hívják ezt a struktúrát követő A/D-nek.

A számlálós A/D-hez viszonyítva csak akkor keletkezik a konverziós időben tényleges nyereség, ha a bemeneti jel viszonylag kis frekvenciájú.

 

Fokozatos közelítésű A/D (Szukcesszív approximációs) átalakító

Ennél a módszernél az A/D számlálója nem folyamatosan növeli a D/A-ra kerülő jelet, hanem - a sorozatos közelítés elvét használva - először nagyobb, majd egyre finomodó lépésekben, a bitértékeknek megfelelő szintek szerint haladva (24. ábra).

 

 

24. ábra
Szukcesszív approximációs A/D átalakító

 

Az átalakítás kezdetén a számláló regisztere nullázódik, majd a számláló MSB (legnagyobb helyiértékű) bitjét „1"-be billenti a kapcsoló áramkör, a komparátor pedig összehasonlítja az A/D bemenő jelét a D/A kimenetével.

Ha az Ube a nagyobb, akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, és a kapcsoló áramkör „1"-be billenti a következő helyiértéken lévő bitet. Amíg Ube a nagyobb, addig az LSB bitek felé haladva folytatódik az eljárás.

Ha az Ube a kisebb, akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, és a kapcsolóáramkör visszabillenti az előző „1"-t „0"-ba, és a következő kisebb helyiértéken lévő bitet állítja „1"-re.

Ha Ube=Uv, akkor vége az átalakításnak, és a kimeneten megkapjuk az átalakított jelet. Ezzel a módszerrel n órajelnek megfelelő idő után megkapjuk a végeredményt. Az átalakítási folyamata lényegesen rövidebb, mint az előző átalakítóknál. Itt az eredményt mindig ugyanannyi idő alatt kapjuk meg, a bemenő jel nagyságától függetlenül.