ad konverzija - tnt.etf.bg.ac.rstnt.etf.bg.ac.rs/~ir3ode/pdf/predavanja/ad konverzija.pdf · •...
TRANSCRIPT
AD konverzija
A
A
ulV
V
V n-1d
d
m-1m-1
m-1
mm
m
KODER
K
K
-
+
-
+
A
A
O
V
V2
2
2
11
1
d
d
1
K
K
-
+
-
+
Principijelna šema A/D konvertora
PREKORAÈENJE
LSBV
1LSB
(111)
(11O)
(1O1)
(1OO)
(O11)
(O1O)
D
2
3
4
5
6
7
Karakteristika prenosa idealnog A/D konvertora
D = k Vul
LSBV
1LSB
7654328 8 8 8 8 8 81
PSPS PS PS PS PS PS PS
1 2 3 4 5 6 7 8 ulVVVVV V V V VVV V V V V V V
(O1O)
(OO1) 1
2
A
A
+REF
R/2
R
R
R
m-1m-1
33
n-1
1
OFQ
Q
Q
EO
ul
V
V
V
V
3
n-1d
d
m-1
m
1
K
K
K
-
+
+
-
+
-
+
Q
Q
CP
D
Q
Q
CP
D
QD
K m
A
A
-REF
R/2
R
R
KODERPRIORITETNI
O
1
OQ
CLK
V
V2
2
2
11
1
d
d
1K
K
-
+
-
+Q
Q
CP
D
Q
Q
CP
D
A/D konvertor sa paralelnim komparatorima (FLASH AD)
primena
• Na priključke –REF i REF se priključuju referentni naponi Vref1 i Vref2
• – Vss< Vref1,Vref2< VDD
• Najčešće se –REF vezuje na masu a REF na izvor referentnog naponareferentnog napona
• Pragovi komparacije:
( )( )1
1 / 2/ 2 ( 1) / 2 2
REF REFk
V VV k R R k
R m R R m
= ⋅ − + = ⋅ −
+ − +
• Ako je rezultat konverzije broj D tada je napon na ulazu Vk=D < VU < Vk=D+1
• usvaja se sredina intervala
�
�
1
2k D k D
U
REF REFU Q LSB
V VV
V VV D D V D V D
= = ++=
= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅�
2REF REF
U Q LSBn
V VV D D V D V D
m= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅
n – rezolucija AD konvertora, m – broj kvantizacionih nivoa
Greška konverzije:
11 1
2 22 2REF REF
e Qn n
V VV V
+= ± ⋅ = ± = ±
Stvarni ulazni napon
�U U eV V V= +
Poboljšanje rezolucije:
�� �
2 2n nU U U eU Q
Q REF REF
V V V VV V D D
V V V
−= ⋅ ⇒ = = =
Ako se D dovede na DA konvertor:
22 2, - / 2 / 2
nREF REF U ea U en n
REF
e U a Q e Q
V V V VV kD D V V
V
V V V V V V
−= = ⋅ = = −
= − < <
ADUV
D
Principijelni blok dijagram
DA�UV
2n
eV
AD 0D
21
AA
16
R
RR
R
R
O
O
O
O
O
O
iO
ADK(2)
d
ADK(1)
O
OF OFQ
Q Q
Q
Q
-
+
-
+
Praktična realizacija – kaskadni FLASH AD
-VREF+V
3
2
1
O
i7
i6
i5
i4
i3
i2
i1
iO
3
2
1
O
R/2 R/2
1 2CLKCLK
iz
DAK
REF3
2
d
d
d
d O
1
Q
Q
Q
Q Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
QQQQ
CLK CLK
ul ulul V
V
VV
-REF -REF
+REF +REF
• Prvi AD ima dodati R/2 prema masi tako da je greška kvantizacije prvog AD uvek pozitivna0 e QV V< <
• drugi AD ima dodati R/2 prema REF tako da su struje kroz otporne lance jednake a time nagib karakteristike oba AD
• Prvi AD daje gornja 4 bita, a drugi donja 4 bita rezultata
A/D konvertori sa sukcesivnim aproksimacijama
ulV K
CLKSTART
REGISTAR SUKCESIVNIH
KONTROLNA LOGIKA (KL)-
+
izV
REFV
IZLAZ
n-1n-2
1OQ
Q
D/A KONVERTOR (DAK)
APROKSIMACIJA (SAR)REGISTAR SUKCESIVNIH
iz
/
/
PS
PS
VV
V V
ul
1
3/4
1/2
1 2 3 4Ot t t t t
* /PS
*V
V
V V
ZA
ZAul
ul
ul )( O12Q Q Q Qt 3
O1OO OO1O OOO1 OOOO
1O1O1O111O1O11OO
1/4
1OOO
1OOO
Prati/pamti kolo (track&hold circuit)
−
+aV
−
+
*aV
/S H
0
1
V
/S H
aV
*aV
Odabiranje signala kratkotrajnim impulsima
aV
*V
/S H
*aV
SIN
POMERAÈKI REGISTAR
START
CLK
Q S
S
ntn-1t3t2t1tOt
Pn+1PnP4P3P2P1PO
n432
"1"
1 n+
BUSY
O
QQQQQQQ
Q D D D D D D D
CLK
L/S
Q
Q
R
S
Q
Q
R
S
Q
Q
R
S
Q
Q
R
S
Q
Q
R
S1
REF D/A KONVERTOR
iz
ulV
V
V
ppVKK
O
n-3n-2n-1
EOC
Q
QQQ
/PAMTI
PRATI
QR QR QRQR
-
+
t n tADK C= + ⋅( )1t n tADK C= + ⋅( )1
Slika 16.42 Prateći A/D konvertor
IZLAZI
DIGITALNI
ulV
GATE
TAKT
2
n-1Q
Q
SMER
CLK
OBOSTRANI BROJAÈ
-
+K
K
REF
IZLAZI
IZLAZANALOGNI
V
V
iz
2
1
O
Q
Q
Q
D/A KONVERTOR
TAKT
Ct
GATE
izulV V
t
iziz
ul
ul
VV
V
V
21t t
A/D konvertor sa generatorom rampe
BROJAÈ
QS
S
P
C
IZLAZIDIGITALNI
TAKT
START.L
BUSY
CLR
ulV
2 1O n-1QQQQ
Q
CLK
Q
Q
R
S
-
+K
K
I
CR
-VREFV
-
-
+
V tV
RCtI
REF( ) = ⋅
2PRPR
REFIV
R
KOMP
1
1
2
+V
ul
P
P
C
-V
-
+-
+
A/D konvertori sa dvojnim nagibom
2
K
DIGITALNI IZLAZI
3 2 1n-1
CO
START.L
KL
TAKTCLR CLKBROJAÈ
1
OQQQQQ
2
I
ul1V
V
RC
jn C Ct t t2= =1
1
T T
T
ul2VRC 1T
ul2V
RC1T
*
1
1 0 1
0
1( ) ( ) 2
T
nul ulI I ul clk
V VV t V t V dt T t
RC RC RC= + ⋅ = ⋅ = ⋅∫
2
2
21O i
jC C
C
t t
ttt
t
t2= =
=1T T
T
2nul
ref
VD
V= ⋅
2
2 1 1 2
0
1( ) ( ) ( ) 0 2
T
ref refnulI I ref I clk clk
V VVV t V t V dt V t T t D t
RC RC RC RC= − ⋅ = − ⋅ = ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅∫
• Dužina konverzije zavisi od nivoa napona koji se meri*
• Beskonačno potiskivanje komponenti ulaznog napona periode T1/M
• Zaštićen ulaz• Zaštićen ulaz
REF
S2
Q
Q
S1
S1
Q
Q
Q
1
PR
PR
START.L
K
Q M
MQEOC
TAKTCLK
MMV
"1"ENP ENPENT ENTO O1 12 23 3D D D D DDDDCLR CLRL/C L/C
IV
R
KOMP
1
22
+V
ul
P
P
C
-V
Q
Q
R
S
QS
-
+-
+
CO
OVFS2Q Q
BUSY OVF
CIFRA DESETICA CIFRA JEDINICA
aOa1a2a3a4a5a6a7
QQ QQ
123 Q
Q
123 QQQQ CLK CLK
ENP ENPO O
RdQ
Q
CP
DQR
Dvocifreni BCD A/D konvertor sa dvojnim nagibom