|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы личимых уровней входного сигнала и тем сам добавляется еще один разряд. Линейность определяется как отклонение отношения вход/ выход от идеального. Это отклонение может отсчитываться от «наилучшей прямой линии», а для интегрирующих АЦП - от «наилучшей прямой линии» для положительных значений входного сигнала и для отрицательных значений входного сигнала, так что возможен небольшой разрыв при нулевом входном сигнале. Дифференциальная нелинейность означает, насколько больше или меньше идеальной ступеньки входного сигнала реальная ступенька, соответствующая соседним кодам. До некоторой степени связанный с этим параметр, обычно относящийся к АЦП последовательного приближения, касается возможности пропускания кодов. Если АЦП последовательного приближения реализован на основе немонотонного ЦАП (разд. 6.3), то может оказаться, что будут существовать такие коды, которые на выходе АЦП никогда не появятся. Это явление возникает в том случае, когда дифференциальная нелинейность превысит единицу младшего значащего разряда. Быстродействие АЦП, как правило, определяется как скорость преобразования, т. е. та максимальная скорость, с которой можно получить новый результат преобразования. Иногда существуют ограничения на то, в какой степени полученные результаты независимы друг от друга. Так, например, в случае многих параллельных преобразователей задается ширина полосы, определяемая как максимальная частота, при которой выходной сигнал еще отслеживает входной с некоторыми искажениями выше тех, которые имеют место при гораздо более низких частотах. Эти искажения возникают в том случае, если входные сигналы компараторов не успевают отслеживать входной сигнал со скоростью, согласованной со скоростью получения новых результатов преобразования, так что результат преобразования оказывается зависимым в какой-то степени от предыдущего входного сигнала. Аналогичный эффект появляется и в некоторых других интегрирующих преобразователях, в которых небольшая остаточная погрешность может повлиять на работу системы автокомпенсации нуля, связанную с предыдущим преобразованием, особенно при наличии переполнения. В основном АЦП последовательного приближения не имеют такого недостатка, хотя с такой проблемой можно столкнуться при разработке схемы выборки и хранения, которая часто используется с АЦП такого типа (см. ниже). Еще один параметр, который часто неправильно трактуют, - это «показатель отношения». Совершенно очевидно, что значение цифрового выхода зависит от значения опорного сигнала, однако преобразователь с «показателем отношений» является преобра- зователем, результат преобразования которого самым тесным образом зависит от отношения входного и опорного сигналов и не зависит от подгонки каких-либо компонентов. Таким образом, преобразователи с двойным интегрированием (рис. 6.34 и 6.46), параллельные преобразователи (рис. 6.25 и 6.26) и преобразователь последовательного приближения (рис. 6.42) являются пре-; образователями с «показателем отношения», в то время как АЦП последовательного приближения (рис. 6.43-6.45) не являются таковыми, поскольку отношение некоторых пар конденсаторов и резисторов может изменять коэффициент шкалы, если это отношение изменяется со временем, температурой, режимом работы и т. п. Аналогично преобразователь с балансированием заряда (рис. 6.36) не является в строгом смысле слова преобразователем с «показателем отношения», так как коэффициент шкалы зависит от пары резисторов. Существуют другие технические характеристики, которые здесь не обсуждаются ввиду их очевидности. При необходимости работы на микропроцессорную шину серьезным препятствием может оказаться низкая нагрузочная способность преобразователя поскольку, как и у многих других периферийных устройств на ПЗУ, его выходного тока часто оказывается недостаточно для загрузки большой системной шины и для организации работы по ней может возникнуть необходимость введения в схему шинного магистрального усилителя. Для удобства применения АЦП в той его части, которая в основном определяет его точность, обычно используются схемы с дифференциальным входом, и* кроме того, в них нередко применяется дифференциальный вход опорного сигнала, что упрощает многие применения АЦП. Динамический диапазон значений опорного сигнала, который может быть использован, снизу ограничен шумом и напряжением смещения на входе и в этой связи должен выбираться с особой тщательностью. Такие характеристики АЦП, как входное сопротивление и ток потребления, очевидны, и, хотя диапазон мощности рассеяния, который охватывают АЦП, лежит от 2 Вт до 500 мкВт, в этом нет ничего удивительного! 6.5а. Список терминов Дифференциальная нелинейность: разность между диапазонами входных сигналов, соответствующих двум соседним выходным кодам, и идеальным значением (единица МЗР). Нелинейность: погрешность, обусловленная отклонением передаточной характеристики (строго говоря, в середине диапазона входного сигнала, соответствующего каждому значению выходного сигнала) от идеальной прямой линии, «Погрешность опрокидывания»: разность между значениями отсчетов, соответствующих одинаковым амплитудам сигналов разного знака. Этот параметр является общим для всех интегрирующих преобразователей. Показатель отношения: строго говоря, это преобразователь, коэффициент шкалы между значениями входных и опорных сигналов которого не зависит ни от значений компонентов, ни от их отношений, так что такой преобразователь не подвержен влиянию условий производства, времени или колебаниям, темпера- туры и т. п. Иногда ошибочно применяется к устройствам, в которых коэффициент шкалы является номинально основным числом (например, 2:1 или 1:2). Это свойство полезно в случае преобразования результата работы датчиков, выходной сигнал которых пропорционален управляющему напряжению, которое с свою очередь может быть использовано в качестве опорного напряжения АЦП. Полная шкала входного сигнала: максимальное значение входного сигнала, при котором обеспечивается устойчивое считывание. Для параллельных АЦП и АЦП последовательного приближения это то же самое, что и значение опорного напряжения, в то время как большинство АЦП с двойным интегрированием имеет полную шкалу входного сигнала, в два раза превышающую опорное напряжение. Пропускание кодов: существование теоретически таких кодов, которые на выходе практически не появляются. Обычно определяется величина, обратная указанной: отсутствие пропускания кодов, и обычно относится к АЦП последовательного приближения, хотя с этой проблемой также сталкиваются и при использовании других типов АЦП. Это понятие связано с понятием дифференциальной нелинейности, так как, если последняя состалляет /г МЗР, никакого «пропускания кодов» не наблюдается. Разрешаюи{ая способность: значение МЗР. Так, п-разрядный АЦП имеет значение МЗР, определяемое отношением полной шкалы входного напряжения Упш к числу 2"; аналогично и для десятичной системы. Разрешающая способность, линейность и точность - понятия разные, и их нельзя смешивать. Скорость преобразования: максимальная скорость, при которой преобразование может быть выполнено правильно. Этот параметр может предполагать незначительное изменение входного сигнала между преобразованиями и определяется типом и детальной реализацией преобразователя. См. ширина полосы. Ширина полосы: максимальная частота входного сигнала, при которой еще может произойти преобразование с определенным уменьшением выходного цифрового сигнала (относительно уровня аналогового сигнала), Заметим, что так называемая 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 [ 119 ] 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 |