A/D Prevodník s porovnávaním napätia

Predmet: Prevodníky

---

Témy seminárnych prác

Princíp A/D a D/A prevodníkov

• Vzorkovací teorém
• Chyby prevodníkov
• Kódovanie binárnej informácie

Realizácia A/D a D/A prevodníkov

• D/A Prevodník R^n
• D/A Prevodník R-2R
• A/D Prevodník s porovnávaním napätia
• A/D Prevodník s aproximačným registrom
• A/D Prevodník s dvojnásobnou integráciou
• A/D Prevodník typu Delta-Sigma

Obvody A/D a D/A prevodníkov

• Obvody sample/hold
• Spínače a prepínače

Lineárne úprava signálov

• Lineárne úprava signálov - zosilňovače
• Posuny úrovne signálu

Nelineárna úprava signálov

• Obvod absolútnej hodnoty
• Obvod maximálnej hodnoty
• Logaritmus hodnoty signálu

Jedná sa o najrýchlejšie AD prevodníky s dobou prevodu asi 10ns. Tu sa porovná v jednom takte merané napätie s radou referenčných napäťových úrovní vzhľadom k meranému napätiu Ux a prevedie sa do dvojkového kódu. Každej referenčnej úrovni je priradený jeden napäťový komparátor, takže pre n-bitový prevodník je potrebných 2^n – 1 napäťových komparátorov. Dekodér prevedie jednotku na príslušný vstup kodéra 1z n na priamy dvojkový kód. Keďže reakcie všetkých komparátorov niesu rovnaké, mohla by pri priamom pripojení komparátora k dekodéru vzniknúť chyba prevodu, hlavne vtedy pokiaľ by sa napätie Ux počas prevodu menilo. Preto sa medzi komparátory a dekodér vkladá sústava pamäťových členov D, ktoré si zapamätajú výstupný signál komparátorov a naraz ich predajú do dekodéra. Predávanie sa uskutoční impulzom CLK.

Obr. 1 Komparačný A/D prevodník

[math]\frac{\triangle Un}{2}\lt Ux\lt \frac{3}{2}\triangle U[/math]

Digitalizácia prevádzaného napätia potom vnáša do prevodu chybu (ΔU/2), čo je v prípade, že j=8 menej ako 0,2% maximálnej hodnoty. Presnosť osembitového paralelného prevodníka odpovedá teda bežnej chybe analógových voltmetrov. Počet komparátorov je však pre osembitový prevodník 255, čo je veľmi veľa. Za rozumnú hranicu je možné považovať 4 bitový paralelný prevodník. Pre viacbitové prevodníky je možné použiť sériovo- paralelný prevodník, kedy prvým A/D prevodníkom rozdelíme referenčné napätia na 16 diskrétnych napäťových intervalov, ktoré ďalším A/D prevodníkom rozdelíme do ďalších 16 napäťových intervalov. Počet komparátorov v A/D prevodníkoch teda klesne, pre j=8 z 255 na 30. Táto úspora sa však dosiahne za cenu predĺženia časového intervalu prevodu. Napriek tomu sú sériovo-paralelné A/D prevodníky rýchle a napríklad pri 8bitových prevodníkov môže doba potrebná k prevodu dosiahnuť hodnoty rádovo stovky ns.

Obr. 3 Sériovo-paralelný A/D prevodník

Príklad parametrov A/D prevodníka MAX104 firmy MAXIM

Pre lepšiu orientáciu uvádzam v tabuľke základné parametre A/D prevodníka využívajúceho princíp s porovnávaním napätia.

Parametre A/D prevodníka MAX104

Resolution (bits)	Sample Rate (Msps)	AC Specs (MHz)	SFDR (dBc)	ENOB (bits)	SINAD (dB)	SNR (dB)	THD (dB)	INL (±LSB)	DNL (±LSB)	Full Pwr. BW (MHz)	ICC (mA)	Data Bus Interface	Smallest Available Pckg. (mm2)
8	1000	500	52.3	7.55	46.2	47	-52.5	0.25	0.25	2200	1078	µP/8 Demuxed LVPECL	630

Odkazy a literatúra

www.sketa-shop.ic.cz/maturita/ART/ART2.doc

www.maxim-ic.com