Przetworniki AC.pdf

ArchitekturaprzetwornikówA/C

AdamDrózd

Rozdział1

Architekturaprzetworników

A/C

Rozwójtechnikicyfrowejspowodowałopacowniewieluzasaddziała-

niaipraktycznychrozwi¡za«przetwornikówanalogowo–cyfrowych

dlaró»nychzastosowa«.Zewzgl¦dunarozwi¡zaniakonstrukcyj-

neprzetwornikia/cmo»napodzieli¢na:przetwornikizbezpo±red-

nimporównaniem,potokowe,realizuj¡cemetod¦kolejnychprzybli-

»e«orazprzetwornikiznadpróbkowaniem.Istniejewliteraturzerów-

nie»podziałnaprzetwornikidokładne(du»arozdzielczo±¢)iszybkie.[3]

Oczywi±ciewi¦kszadokładno±¢przekładasi¦namniejsz¡szybko±¢

działaniaprzetwornika.

1.1Przetwornikirównoległe–Flash

Przetwornikitegotypus¡najszybszezewszystkichrodzajów

przetwornikówanalogowo–cyfrowych.Schematprzedstawionyjest

narys.1.1.

MetodaprzetwarzaniaamplitudysygnałuanalogowegonaN–bito-

w¡posta¢cyfrow¡,poleganajednoczesnymporównaniutegosygna-

ROZDZIAŁ1.ARCHITEKTURAPRZETWORNIKÓWA/C 3

Rys.1.1:Schematprzetwornikarównoległego–Flash

łuzapomoc¡2 n − 1komparatorówzodpowiednimicz¦±ciaminapi¦-

ciaodniesienia,wytworzonymizapomoc¡dzielnikarezystorowego.

Dzielniktakiskładasi¦z2 n rezystorów.Kodnawyj±ciachkompa-

ratorówokre±lanyjestjakokodtermometryczny.Sygnaływyj±cio-

wewszystkichkomparatorówonapi¦ciuodniesienia V ref mnijeszym

lubrównymnapi¦ciuwej±ciowemu V in ,s¡równe1,apozostałema-

j¡warto±¢zero.Układdekoderapriorytetowegodokonujekonwersji

kombinacjisygnałówlogicznychnawyj±ciachkomparatorównaN–

bitowesłowacyfrowe.

Oczywist¡zalet¡tegoprzetwornikajestszybko±¢przetwarzania.Ka»-

dycyklgenerujekolejnesłowocyfrowe.Jednakszybko±¢tegoprze-

twornikajestokupionaprzezzajmowan¡powierzchni¦.Równie»zka»-

dymkolejnymbitemjegopowierzchniapodwajasi¦,np.:przetwornik

8–bitowyzawiera255komparatorów,natomiast9–bitowypotrzebu-

je511komparatorów.

Przetwornikitypu Flash tradycyjnieograniczonebyłydo8–bitów

ROZDZIAŁ1.ARCHITEKTURAPRZETWORNIKÓWA/C 4

ipr¦dko±ciprzetwarzaniaod10do40MHz.Wad¡tegotypuprze-

twornikówjestzajmowanapowierzchniajakidu»ezapotrzebowanie

mocydla2 n − 1komparatorów.Szybko±¢przetwarzaniaograniczona

jestprzezkomparatorilogik¦cfrow¡.

1.2Przetwornikiszeregowo–równoległe(TheTwo–Step

FlashADC)

InnyrodzajprzetwornikatypuFlashnazywanyjestprzetworni-

kiemdwukrokowymlubszeregowo–równoległym.Wprzetworniku

tymka»dykrokokre±lajednocze±niekilka(zwyklepołow¦)bitówko-

duwyj±ciowego.[1]Schematprzetwornikapokazanonarysunku1.2.

Rys.1.2:Szeregowo–równoległyprzetwornika/c

Zasadadziałaniaprzetwornikaszeregowo–równoległegowymagaza-

stosowaniaukładupróbkuj¡co–pami¦taj¡cego(ang.sample-and-hold

SH).Przetwornikdwukrokowyskładasi¦zdwóchprzetworników

analogowo–cyfrowych.Pierwszyprzetwornikgenerujesygnałyodpo-

wiadaj¡ceprzybli»onejwarto±cinapi¦ciawej±ciowego,którenast¦p-

niepodawanes¡nadrugi,precyzyjnyprzetwornika/c.Zalet¡tego

ROZDZIAŁ1.ARCHITEKTURAPRZETWORNIKÓWA/C 5

przetwornikajestzmniejszenieliczbykomparatorówz2 n − 1wprze-

twornikachtypuFlashdo2(2 n/ 2 − 1).

Zasadadziałania:

1.Napi¦ciewej±ciowejestpróbkowane,anast¦pnienajbardziej

znacz¡cybit(MSB)jestprzetwarzanyprzezpierwszyprze-

twornikanalogowo–cyfrowytypu Flash .

2.Otrzymanesłowocyfrowejestprzetwarzaneprzezprzetwornik

cyfrowo–analogowy,asygałwyj±ciowyjestodejmowanyodsy-

gnałuwej±ciowego.

3.Ró»nicatajestnieprzetworzon¡jeszcze”reszt¡”sygnałuwej-

±ciowego,którapowzmocnieniu2 n/ 2 razypozwalanazastoso-

waniedwóchidentycznychprzetwornikówa/coraznazwi¦k-

szeniepoziomukwantowaniasygnałuwej±ciowegodladrugiego

przetwornika.

4.Najmniejznacz¡cybit(LSB)jestgenerowanyprzezdrugiprze-

tworniktypu Flash .

Poł¡czonekodyzpierwszegoidrugiegoprzetwornikaa/cstanowi¡

kodwyj±ciowyszeregowo–równoległegoprzetwornikaa/c.

Przetwornikiszeregowo–równoległes¡stosowaneprzycz¦stotliwo-

±ciachprzetwarzania1 ÷ 20MHz,przyrozdzielczo±ci9 ÷ 12bitów.[2]

1.3Przetwornikpotokowy(ang.Pipeline)

Przetwornikanalogowo–cyfrowytypupipelinejest n –krokowym

przetwornikiem,gdziejedenbitjestgenerowanywjednymkroku.

Uzyskaniewysokiejrozdzielczo±ci,przystosunkowodu»ejszybko±ci

przetwarzania,jestmo»liwepoprzezpoł¡czenieka»degostopniaprze-

twarzaj¡cegowszereg(rys.1.3).Ka»dystopie«składasi¦zkompa-

ratora,układupróbkuj¡copami¦taj¡cego,sumatoraiwzmacniacza

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: