NE_8_2005.pdf

СОДЕРЖАНИЕ

№8, 2005 г.

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Разнообразие архитектур АЦП компании MAXIM

(Евгений Звонарев) ........................................................................... 2

Информационно-технический

журнал.

Учредитель – ЗАО «КОМПЭЛ»

Шесть прецизионных низковольтных усилителей, выполненных

по усовершенствованной технологии BiCMOS

(National Semiconductor) ................................................................. 10

Издается с 2005 г.

СТРАНИЦА ГЕОРГИЯ КЕЛЛА

National Semiconductor: портрет компании ................................... 14

Свидетельство о регистрации:

ПИ № ФС77-19835

МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

Редактор:

Геннадий Каневский

vesti@compel.ru

Новый быстродействующий микроконтроллер с ядром ARM7

(Philips Semiconductors) ................................................................. 16

Редакционная коллегия:

Юрий Гончаров

Игорь Зайцев

Евгений Звонарев

Сергей Кривандин

Александр Райхман

Игорь Таранков

Илья Фурман

БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Стандарт ZigBee и аппаратные решения компании MaxStream

на его базе

(Никита Сергеев) ............................................................................. 19

Новое маломощное ZigBee-решение для 4 узлов

(Texas Instruments) .......................................................................... 21

Дизайн и верстка:

Евгений Торочков

Елена Георгадзе

ДАТЧИКИ

Новая линейка продукции: цифровые фотоимпульсные

энкодеры

(Sick – Александр Маргелов) ......................................................... 23

Распространение:

Эдуард Бакка

Электронная подписка:

novosti@compel.ru

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Линейные сетевые адаптеры универсального применения

мощностью 3 и 7 Вт для бюджетных решений

(Lygo International Company Ltd.) ................................................... 26

Отпечатано:

ООО «Оперативная печать»

г. Москва

НОВИНКИ

Новое на складе КОМПЭЛа ............................................................ 28

Тираж – 1000 экз.

ЮНОМУ ЭЛЕКТРОНЩИКУ

Подписано в печать:

19 октября 2005 г.

Универсальный таймер с регулировкой времени срабатывания

от 2 секунд до 3 часов

(Юрий Садиков – Мастер Кит) ....................................................... 29

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8, 2005

Евгений Звонарев

АНАЛОГОВЫЕ

МИКРОСХЕМЫ

РАЗНООБРАЗИЕ

АРХИТЕКТУР АЦП

КОМПАНИИ MAXIM

Â îáçîðíîé ñòàòüå ðàññìîòðåíû îñíîâíûå òèïû àðõèòåêòóð

ÀÖÏ, ïðîèçâîäèìûõ êîìïàíèåé Maxim Integrated Products, äàí

àíàëèç ïðåèìóùåñòâ è ðåêîìåíäàöèè ïî ïðèìåíåíèþ êàæäîãî èç

ýòèõ òèïîâ, à òàêæå ïðèâåäåíà ñâîäíàÿ òàáëèöà îñíîâíûõ ÀÖÏ.

Äàííûé ìàòåðèàë ìîæåò áûòü ðåêîìåíäîâàí ðàçðàáîò÷èêàì â

êà÷åñòâå êðàòêîãî ñïðàâî÷íèêà ïî ìèêðîñõåìàì ÀÖÏ èçâåñòíî-

ãî ïðîèçâîäèòåëÿ.

Flash ÀÖÏ (ïàðàëëåëü-

íûå);

•

SAR ÀÖÏ (ïîðàçðÿäíîãî

óðàâíîâåøèâàíèÿ);

•

èíòåãðèðóþùèå

ÀÖÏ

(Dual Slope);

•

ñèãìà-äåëüòà (

Σ∆

) ÀÖÏ;

pipeline (êîíâåéåðíûå)

ÀÖÏ.

Â òàáëèöå 1 ïðåäñòàâëå-

íû õàðàêòåðèñòèêè è ñâîéñòâà

ÀÖÏ ñ ðàçëè÷íûìè àðõèòåêòó-

ðàìè ôèðìû MAXIM.

Êëàññèôèêàöèÿ òèïîâ ÀÖÏ

îñíîâàíà íà òîì, êàê âî âðå-

ìåíè ïðîèñõîäèò ïðîöåññ ïðå-

îáðàçîâàíèÿ àíàëîãîâîãî ñèã-

íàëà â öèôðîâîé êîä. Îñíîâà

êâàíòîâàíèÿ è êîäèðîâàíèÿ

àíàëîãîâîãî ñèãíàëà – ïîñ-

ëåäîâàòåëüíîå, ïàðàëëåëüíîå

èëè ïîñëåäîâàòåëüíî-ïàðàë-

ëåëüíîå ïðèáëèæåíèå öèôðî-

âîãî ðåçóëüòàòà ê ïðåîáðàçóå-

ìîé âåëè÷èíå. Áûñòðîäåéñòâèå,

ðàçðÿäíîñòü, ñòàáèëüíîñòü ïà-

ðàìåòðîâ, ïîòðåáëÿåìàÿ ìîù-

íîñòü è ñòîèìîñòü ÀÖÏ ñèëü-

íî ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé. Ýòî è

ïîðîæäàåò ðàçíîîáðàçèå òèïîâ

àíàëîãî-öèôðîâûõ ïðåîáðàçî-

âàòåëåé, âûïóñêàåìûõ ïðîèçâî-

äèòåëÿìè ýòîé ïðîäóêöèè.

Àìåðèêàíñêàÿ êîìïàíèÿ

Maxim Integrated Products ïðî-

èçâîäèò øèðîêèé ñïåêòð ÀÖÏ

ñ ðàçëè÷íûìè àðõèòåêòóðàìè:

FLASH АЦП

(ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ)

Â ÀÖÏ ýòîãî òèïà êâàí-

òîâàíèå ñèãíàëà ïðîèñõî-

äèò îäíîâðåìåííî ñ ïîìîùüþ

êîìïàðàòîðîâ, âêëþ÷åííûõ ïà-

Òàáëèöà 1. ÀÖÏ ôèðìû MAXIM ñ ðàçëè÷íûìè àðõèòåêòóðàìè

Òèï àðõèòåêòóðû

Ðàç-

ðÿä-

íîñòü

Êîëè÷åñòâî âû-

áîðîê â ñåêóíäó

(sps*)

Ïðèìåðû

íàèìåíîâà-

íèé ÀÖÏ îò

MAXIM

Ðàçìåð êðèñòàëëà

ÀÖÏ

Ïðåèìóùåñòâà

Íåäîñòàòêè

Flash (ïàðàë-

ëåëüíûå)

250Msps...15Gsps

MAX100

MAX101A

MAX104

Óâåëè÷åíèå ðàçðÿä-

íîñòè âåäåò ê ýêñïî-

íåíöèàëüíîìó ðîñòó

ðàçìåðà êðèñòàëëà

Ñàìûå áûñòðûå. Øèðî-

êàÿ ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ.

×ðåçâû÷àéíî ïðîñòàÿ

àðõèòåêòóðà

Âûñîêàÿ ïîòðåá-

ëÿåìàÿ ìîù-

íîñòü. Áîëüøîé

ðàçìåð êðèñòàë-

ëà. Âûñîêàÿ öåíà

SAR (ïîðàçðÿä-

íîãî óðàâíîâå-

øèâàíèÿ)

10¾16

75¾250ksps

MAX195

MAX144

MAX145

MAX115

MAX157

MAX159

MAX186

MAX188

Ëèíåéíàÿ çàâèñè-

ìîñòü ðàçìåðà êðèñ-

òàëëà îò ðàçðåøåíèÿ

Âûñîêèå ðàçðåøåíèå

è òî÷íîñòü. Íèçêàÿ

ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü.

Íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî

âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ

Óçêàÿ ïîëîñà

ïðîïóñêàíèÿ, íî

ãîðàçäî øèðå,

÷åì ó èíòåãðèðó-

þùèõ ÀÖÏ

Èíòåãðèðóþùèå

(DUAL SLOPE)

>18

<50ksps

MAX132

MAX135

Ðàçìåð êðèñòàë-

ëà íåçíà÷èòåëüíî

ìåíÿåòñÿ ñ ðîñòîì

ðàçðåøåíèÿ ÀÖÏ

Âûñîêîå ðàçðåøåíèå.

Íèçêàÿ ïîòðåáëÿåìàÿ

ìîùíîñòü. Âûñîêîå ïî-

äàâëåíèå øóìà. Ïðîñòîòà

ïîñòðîåíèÿ.

Íèçêîå áûñòðî-

äåéñòâèå

Ñèãìà-äåëüòà

(

)

14¾24

50¾4800ksps

MAX1400

MAX1401

MAX1402

MAX1403

Ðàçìåð êðèñòàë-

ëà íåçíà÷èòåëüíî

ìåíÿåòñÿ ñ ðîñòîì

ðàçðåøåíèÿ ÀÖÏ

Âûñîêîå ðàçðåøåíèå.

Øèðîêàÿ ïîëîñà ïðî-

ïóñêàíèÿ. Íå òðåáóåòñÿ

ïðåöèçèîííûõ âíåøíèõ

êîìïîíåíòîâ

Îãðàíè÷åíèå ïî

÷àñòîòå âûáîðêè

Pipeline (êîí-

âåéåðíûå)

12¾16

1¾80Msps

MAX1200

MAX1201

MAX1205

Ëèíåéíàÿ çàâèñè-

ìîñòü ðàçìåðà êðèñ-

òàëëà îò ðàçðåøåíèÿ

Âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëü-

íîñòü. Íèæå ïîòðåáëÿ-

åìàÿ ìîùíîñòü, ÷åì ó

Flash ÀÖÏ

50-ïðîöåíòíûé

ðàáî÷èé öèêë

*sps (samples per second) – êîëè÷åñòâî îòñ÷åòîâ (âûáîðîê) â ñåêóíäó

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8, 2005

•

Σ∆

АНАЛОГОВЫЕ

МИКРОСХЕМЫ

ðàëëåëüíî èñòî÷íèêó âõîäíîãî

ñèãíàëà. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà

ïàðàëëåëüíîãî ÀÖÏ ïîêàçàíà

íà ðèñ. 1.

Ïîðîãîâûå óðîâíè êîìïàðà-

òîðîâ óñòàíàâëèâàþòñÿ ñ ïî-

ìîùüþ ðåçèñòèâíûõ äåëèòåëåé

â ñîîòâåòñòâèè ñ íåîáõîäèìîé

øêàëîé êâàíòîâàíèÿ. Öèôðî-

âîé êîä íà âûõîäàõ êîìïàðà-

òîðîâ íå áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü

îáû÷íîìó äâîè÷íîìó êîäó ñ

âåñîâûìè êîýôôèöèåíòàìè

1-2-4-8-¾-2 N . Äëÿ ïåðåêîäè-

ðîâêè â öèôðîâîé êîä ñ âåñî-

âûìè êîýôôèöèåíòàìè 1-2-4-8-

¾-2 N ê âûõîäàì êîìïàðàòîðîâ

ïîäêëþ÷àåòñÿ ïðèîðèòåòíûé

øèôðàòîð. Ðåçóëüòàòû àíàëî-

ãî-öèôðîâîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ,

êàê ïðàâèëî, çàïèñûâàþòñÿ â

çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî. Äëÿ

èñêëþ÷åíèÿ îøèáîê ïðåîáðàçî-

âàíèÿ íåêîòîðûå ìèêðîñõåìû

ïàðàëëåëüíûõ ÀÖÏ èìåþò íà

âõîäå ñâåðõñêîðîñòíîå óñòðîéñ-

òâî âûáîðêè-õðàíåíèÿ (ÓÂÕ).

Íàïðèìåð, MAX100 ñîäåðæèò

ÓÂÕ ñî âðåìåíåì âûáîðêè îêî-

ëî 0,1 íñ. Â íåêîòîðûõ ÀÖÏ,

íàïðèìåð, MAX1151 äëÿ ñíè-

æåíèÿ âåðîÿòíîñòè îøèáêè

äàæå ïðè ïàðàëëåëüíîì ïðåîá-

ðàçîâàíèè èñïîëüçóåòñÿ äâóõ-

òàêòíûé öèêë ïðåîáðàçîâàíèÿ.

Ïî ïåðâîìó òàêòó ôèêñèðóþò-

ñÿ ñîñòîÿíèÿ âûõîäîâ êîìïàðà-

òîðîâ, ïî âòîðîìó – öèôðîâîé

êîä çàïèñûâàåòñÿ â âûõîäíîé

ðåãèñòð.

Áëàãîäàðÿ îäíîâðåìåííîé

ðàáîòå êîìïàðàòîðîâ ïàðàë-

ëåëüíûå ÀÖÏ ÿâëÿþòñÿ ñàìû-

ìè áûñòðûìè. Íàïðèìåð, âîñü-

ìèðàçðÿäíûé ïðåîáðàçîâàòåëü

MAX108 ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü

1,5 ìèëëèàðäà îòñ÷åòîâ â ñå-

êóíäó (1,5 Gsps) ïðè âðåìåíè

çàäåðæêè ïðîõîæäåíèÿ ñèãíà-

ëà îêîëî 1 íñ. Íåäîñòàòîê ñõå-

ìû – âûñîêàÿ ñëîæíîñòü. 8-

ðàçðÿäíûé ïàðàëëåëüíûé ÀÖÏ

ñîäåðæèò 2 8-1 =2 7 êîìïàðàòîðîâ

è 2 8 ñîãëàñîâàííûõ ðåçèñòîðîâ.

Óâåëè÷åíèå ðàçðåøàþùåé ñïî-

ñîáíîñòè ïàðàëëåëüíûõ ÀÖÏ

âëå÷åò çà ñîáîé ýêñïîíåíöèàëü-

Рис. 1. Структура параллельного (Flash) АЦП

Рис. 2. Структурная схема АЦП с двухтактным интегрированием

íûé ðîñò ðàçìåðà êðèñòàëëà.

Èç-çà ýòîãî ïîëó÷àåòñÿ âûñî-

êàÿ ñòîèìîñòü è çíà÷èòåëüíàÿ

ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü (åäè-

íèöû Âàòò). Íåîáõîäèìî îòìå-

òèòü, ÷òî MAX108, MAX106 è

MAX104 ñîâìåñòèìû ïî âûâî-

äàì è îòëè÷àþòñÿ òîëüêî áûñò-

ðîäåéñòâèåì.

ИНТЕГРИРУЮЩИЕ АЦП

(DUAL SLOPE)

Ñâîèì íàçâàíèåì ïðåîáðà-

çîâàòåëè ýòîãî êëàññà îáÿçàíû

íàëè÷èþ ó íèõ èíòåãðàòîðà.

Âåäóùèå ìèðîâûå ïðîèçâîäè-

òåëè îáû÷íî âûïóñêàþò ïîäîá-

íûå ÀÖÏ òîëüêî ñ äâîéíûì

öèêëîì èíòåãðèðîâàíèÿ. Îòñþ-

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8, 2005

АНАЛОГОВЫЕ

МИКРОСХЕМЫ

Рис. 3. Временные диаграммы АЦП с двух-

тактным интегрированием

äà è íàçâàíèå â çàãîëîâêå Dual

Slope (äâîéíîå èíòåãðèðîâà-

íèå). Ôóíêöèîíèðîâàíèå ÀÖÏ

ñ äâîéíûì èíòåãðèðîâàíèåì

ïîÿñíÿþò ðèñ. 2 è 3.

Ïðèíöèï ðàáîòû ýòèõ ïðå-

îáðàçîâàòåëåé – èçìåðåíèå âðå-

ìåíè èíòåãðèðîâàíèÿ, êîòîðîå

ëèíåéíî çàâèñèò îò âåëè÷èíû

âõîäíîãî àíàëîãîâîãî ñèãíàëà

(ñì. ðèñ. 3). Èç ýòîãî ñëåäó-

åò, ÷òî âðåìÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ

èíòåãðèðóþùèõ ÀÖÏ ÿâëÿåò-

ñÿ ïåðåìåííûì è îïðåäåëÿåòñÿ

âõîäíûì íàïðÿæåíèåì. Ìàê-

ñèìàëüíîå çíà÷åíèå âðåìåíè

ïðåîáðàçîâàíèÿ ñîîòâåòñòâóåò

ìàêñèìàëüíîìó âõîäíîìó íà-

ïðÿæåíèþ. Ê ñîæàëåíèþ, ìàê-

ñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà âûáîðêè èí-

òåãðèðóþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé

íå ïðåâûøàåò 50 êÃö.

Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñ-

òüþ ìåòîäà äâîéíîãî èíòåãðè-

ðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî íè

òàêòîâàÿ ÷àñòîòà, íè ïîñòîÿí-

íàÿ èíòåãðèðîâàíèÿ RC ïðàê-

òè÷åñêè íå âëèÿþò íà ðåçóëü-

òàò. Íåîáõîäèìî òîëüêî, ÷òîáû

òàêòîâàÿ ÷àñòîòà â òå÷åíèå âðå-

ìåíè t1+t2 îñòàâàëàñü ïîñòîÿí-

íîé. Ýòî ìîæíî îáåñïå÷èòü ïðè

èñïîëüçîâàíèè ïðîñòîãî òàê-

òîâîãî ãåíåðàòîðà, ïîñêîëüêó

ñóùåñòâåííûå âðåìåííûå èëè

òåìïåðàòóðíûå äðåéôû ÷àñòî-

òû ïðîèñõîäÿò çà âðåìÿ íåñî-

ïîñòàâèìî áîëüøåå, ÷åì âðåìÿ

ïðåîáðàçîâàíèÿ.

Ïðåîáðàçîâàòåëè ýòîãî òèïà

èìåþò ñðàâíèòåëüíî íèçêîå

Рис. 4. Структурная схема и временные диаграммы АЦП поразрядного уравновешивания

áûñòðîäåéñòâèå, íî áëàãîäàðÿ

ñâîåé ïðîñòîòå è íèçêîé öåíå

îíè íàõîäÿò øèðîêîå ïðèìåíå-

íèå â öèôðîâûõ âîëüòìåòðàõ,

ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ðàáîòû ñ

ïîñòîÿííûìè è ìåäëåííî ìåíÿ-

þùèìèñÿ íàïðÿæåíèÿìè. Åùå

îäèí íåäîñòàòîê ýòèõ ÀÖÏ –

âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâó

èíòåãðèðóþùåãî êîíäåíñàòîðà.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ âûïóñêàþò-

ñÿ ïðèáîðû, ðàáîòàþùèå êàê îò

îäíîïîëÿðíîãî, òàê è îò äâóïî-

ëÿðíîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ.

Àâòîíîìíûå èçìåðèòåëüíûå

ïðèáîðû ñ òàêèìè ÀÖÏ ìîãóò

ðàáîòàòü îò îäíîãî ýëåìåíòà

ïèòàíèÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ

ëåò. Â ïðîèçâîäñòâåííîé ëè-

íåéêå MAXIM åñòü èíòåãðèðî-

âàííûå ñõåìû ïðåîáðàçîâàíèÿ

ñ äåøèôðàòîðàìè è ïðåîáðàçî-

âàòåëÿìè äëÿ ñåìèñåãìåíòíûõ

èíäèêàòîðîâ, â îñíîâå êîòîðûõ

îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ èíòåãðè-

ðóþùèå ÀÖÏ.

Â îñíîâå ðàáîòû ýòîãî êëàñ-

ñà ïðåîáðàçîâàòåëåé ëåæèò

ïðèíöèï ïîñëåäîâàòåëüíîãî

ñðàâíåíèÿ èçìåðÿåìîé âåëè-

÷èíû ñ 1/2, 1/4, 1/8 è ò.ä. îò

åå âîçìîæíîãî ìàêñèìàëüíîãî

çíà÷åíèÿ. Ýòî ïîçâîëÿåò äëÿ

N-ðàçðÿäíîãî ÀÖÏ ïîðàçðÿä-

íîãî óðàâíîâåøèâàíèÿ âûïîë-

íèòü âåñü ïðîöåññ ïðåîáðàçî-

âàíèÿ çà N ïîñëåäîâàòåëüíûõ

øàãîâ (èòåðàöèé) âìåñòî 2 N -1

ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîñëåäîâà-

òåëüíîãî ñ÷åòà è ïîëó÷èòü ñó-

ùåñòâåííûé âûèãðûø â áûñò-

ðîäåéñòâèè. Òàê, óæå ïðè N=10

ýòîò âûèãðûø äîñòèãàåò 100

ðàç è ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñ ïî-

ìîùüþ òàêèõ ÀÖÏ äî 10 5 ...10 6

è áîëåå ïðåîáðàçîâàíèé â ñå-

êóíäó. Òî÷íîñòü è áûñòðîäåéñ-

òâèå òàêèõ ÀÖÏ îïðåäåëÿþòñÿ

â îñíîâíîì ìåòðîëîãè÷åñêèìè

õàðàêòåðèñòèêàìè âíóòðåí-

íåãî ÖÀÏ è òåõíîëîãèåé ïðî-

èçâîäñòâà. Ðàçðåøåíèå SAR

ÀÖÏ ôèðìû MAXIM ñîñòàâ-

ëÿåò 10¾16 ðàçðÿäîâ ïðè áûñò-

ðîäåéñòâèè 75¾250 ksps (òûñÿ÷

âûáîðîê â ñåêóíäó). Äàííûé

êëàññ ÀÖÏ çàíèìàåò ïðîìå-

æóòî÷íîå ïîëîæåíèå ïî áûñò-

ðîäåéñòâèþ, ñòîèìîñòè è ðàç-

ðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè ìåæäó

ïîñëåäîâàòåëüíî-ïàðàëëåëüíû-

ìè è èíòåãðèðóþùèìè ÀÖÏ è

SAR АЦП (ПОРАЗРЯДНОГО

УРАВНОВЕШИВАНИЯ)

Â ëèòåðàòóðå SAR (Suc-

cessive-Approximation Register)

ÀÖÏ ÷àñòî íàçûâàþò ÀÖÏ

ïîñëåäîâàòåëüíîãî ïðèáëèæå-

íèÿ (ïðîñüáà íå ïóòàòü ñ ïîñëå-

äîâàòåëüíûìè ÀÖÏ èëè ñ ÀÖÏ

ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñ÷åòà).

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8, 2005

АНАЛОГОВЫЕ

МИКРОСХЕМЫ

íàõîäèò øèðîêîå ïðèìåíåíèå

â ñèñòåìàõ óïðàâëåíèÿ, êîí-

òðîëÿ è öèôðîâîé îáðàáîòêè

ñèãíàëîâ. Ñ ïðåèìóùåñòâàìè,

íåäîñòàòêàìè è ïðèìåðàìè íà-

èìåíîâàíèé íåêîòîðûõ ÀÖÏ

ýòîãî êëàññà ìîæíî åùå ðàç îç-

íàêîìèòüñÿ â òàáëèöå 1.

СИГМА-ДЕЛЬТА ( Σ∆ ) АЦП

Ðèñ. 5. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà

îñíîâíûõ êàñêàäîâ ñèãìà-äå-

ëüòà ÀÖÏ

Ñâîèì íàçâàíèåì ýòè ïðåîá-

ðàçîâàòåëè îáÿçàíû íàëè÷èåì â

íèõ äâóõ áëîêîâ: äèôôåðåíöè-

àëüíîãî óñèëèòåëÿ (

Рис. 5. Структурная схема основных каскадов сигма-дельта АЦП

∆

) è èíòåã-

ìèêðîêîíòðîëëåð. Ýòî ïîçâîëÿ-

åò ðåàëèçîâàòü ðåæèìû àâòîìà-

òè÷åñêîé óñòàíîâêè íóëÿ è ñà-

ìîêàëèáðîâêè ïîëíîé øêàëû,

õðàíèòü êàëèáðîâî÷íûå êîýô-

ôèöèåíòû è ïåðåäàâàòü èõ ïî

çàïðîñó âíåøíåãî êîíòðîëëå-

ðà. Ñëîæíûå ìåòîäû öèôðîâîé

îáðàáîòêè è ôèëüòðàöèè îáåñ-

ïå÷èâàþò î÷åíü âûñîêóþ ðàç-

ðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü (äî 24

ðàçðÿäîâ) è áîëüøîé äèíàìè-

÷åñêèé äèàïàçîí çà ñ÷åò ïîäàâ-

ëåíèÿ èíòåðôåðåíöèè è óñðåä-

íåíèÿ øóìà. Â ïîñëåäíèå ãîäû

ïîÿâèëèñü ñèãìà-äåëüòà ÀÖÏ ñ

î÷åíü âûñîêèì áûñòðîäåéñòâè-

åì ïðè ðàçðåøåíèè 16 ðàçðÿäîâ

è áîëåå. Èçáûòî÷íàÿ äèñêðåòè-

çàöèÿ â ýòèõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ

îáåñïå÷èâàåò ïîâûøåííîå îòíî-

øåíèå ñèãíàë/øóì. Ýòà àðõè-

òåêòóðà âñå áîëüøå ïðèâëåêàåò

ðàçðàáîò÷èêîâ ñâîèì ñîîòíîøå-

íèåì öåíà/êà÷åñòâî.

íîãî ñèãíàëà ðàçäåëåí â ïðî-

ñòðàíñòâå. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà

íà ðèñ. 6 ïðåäñòàâëåíà ñõåìà

äâóõñòóïåí÷àòîãî 8-ðàçðÿäíîãî

ÀÖÏ.

Âåðõíèé ïî ñõåìå ÀÖÏ

íà ðèñ. 6 îñóùåñòâëÿåò ãðó-

áîå ïðåîáðàçîâàíèå ñèãíàëà â

÷åòûðå ñòàðøèõ ðàçðÿäà âû-

õîäíîãî êîäà. Öèôðîâûå ñèã-

íàëû ñ âûõîäà ÀÖÏ ïîñòó-

ïàþò íà âûõîäíîé ðåãèñòð è

îäíîâðåìåííî íà âõîä 4-ðàç-

ðÿäíîãî áûñòðîäåéñòâóþùåãî

ÖÀÏ. Îñòàòîê îò âû÷èòàíèÿ

âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÖÀÏ

èç âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñõå-

ìû ïîñòóïàåò íà âõîä ÀÖÏ2,

îïîðíîå íàïðÿæåíèå êîòîðîãî

â 16 ðàç ìåíüøå, ÷åì ó ÀÖÏ1.

Êàê ñëåäñòâèå, êâàíò ÀÖÏ2 â

16 ðàç ìåíüøå êâàíòà ÀÖÏ1.

Ýòîò îñòàòîê, ïðåîáðàçîâàí-

íûé ÀÖÏ2 â öèôðîâóþ ôîð-

ìó, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÷åòûðå

). Îäèí èç ïðèíöèïîâ,

çàëîæåííûõ â òàêèõ ïðåîáðàçî-

âàòåëÿõ, ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü

ïîãðåøíîñòü, âíîñèìóþ øóìà-

ìè. Ïðè ýòîì âîçðàñòàåò ðàçðå-

øàþùàÿ ñïîñîáíîñòü çà ñ÷åò óñ-

ðåäíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèÿ

íà áîëüøîì èíòåðâàëå âðåìåíè.

Îñíîâíûå óçëû ÀÖÏ – ýòî ñèã-

ìà-äåëüòà ìîäóëÿòîð è öèô-

ðîâîé ôèëüòð, ïîêàçàííûå íà

ðèñ. 5. Ðàáîòà ñõåìû îñíîâàíà

íà âû÷èòàíèè èç âõîäíîãî ñèã-

íàëà Uâõ(t) âåëè÷èíû ñèãíàëà

íà âûõîäå ÖÀÏ, ïîëó÷åííîé íà

ïðåäûäóùåì òàêòå ðàáîòû ñõå-

ìû. Ïîëó÷åííàÿ ðàçíîñòü èí-

òåãðèðóåòñÿ, à çàòåì ïðåîáðàçó-

åòñÿ â êîä ïàðàëëåëüíûì ÀÖÏ.

Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü êîäîâ ïîñ-

òóïàåò íà öèôðîâîé ôèëüòð

íèæíèõ ÷àñòîò. Ïîðÿäîê ìîäó-

ëÿòîðà îïðåäåëÿåòñÿ ÷èñëåííîñ-

òüþ èíòåãðàòîðîâ è ñóììàòîðîâ

â åãî ñõåìå. Ñèãìà-äåëüòà ìîäó-

ëÿòîðû N-ãî ïîðÿäêà ñîäåðæàò

N ñóììàòîðîâ è N èíòåãðàòîðîâ

è îáåñïå÷èâàþò áîëüøåå ñîîò-

íîøåíèå ñèãíàë/øóì ïðè òîé

æå ÷àñòîòå îòñ÷åòîâ, ÷åì ìîäó-

ëÿòîðû ïåðâîãî ïîðÿäêà. Íà-

èáîëåå øèðîêî â ñîñòàâå ÈÌÑ

èñïîëüçóþòñÿ îäíîáèòíûå ñèã-

ìà-äåëüòà ìîäóëÿòîðû, â êîòî-

ðûõ â êà÷åñòâå ÀÖÏ èñïîëüçó-

åòñÿ êîìïàðàòîð, à â êà÷åñòâå

ÖÀÏ – àíàëîãîâûé êîììóòà-

òîð. Ñèãìà-äåëüòà ÀÖÏ âûñîêî-

ãî ðàçðåøåíèÿ èìåþò ðàçâèòóþ

öèôðîâóþ ÷àñòü, âêëþ÷àþùóþ

PIPELINE

(КОНВЕЙЕРНЫЕ) АЦП

Êîíâåéåðíûé ïðèíöèï ìíî-

ãîñòóïåí÷àòîé îáðàáîòêè âõîä-

íîãî ñèãíàëà ïîçâîëÿåò íàéòè

îïòèìàëüíûé êîìïðîìèññ ìåæ-

äó ðàçðÿäíîñòüþ, áûñòðîäåéñ-

òâèåì è ñëîæíîñòüþ òîïîëîãèè

ÀÖÏ. Ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê

êîíâåéåðíîìó ïðèíöèïó ðàáî-

òû ÀÖÏ, ðàññìîòðèì ïðèíöèï

äåéñòâèÿ îáû÷íîãî ìíîãîñòó-

ïåí÷àòîãî ÀÖÏ.

Â ìíîãîñòóïåí÷àòîì ÀÖÏ

ïðîöåññ ïðåîáðàçîâàíèÿ âõîä-

Рис. 6. Структурная схема многоступенчатого АЦП

НОВОСТИ ЭЛЕКТРОНИКИ №8, 2005

ðàòîðà (

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: