2.2 Принцип работы

Тип электронного АЦП обуславливает метод приведения мгновенного значения аналогового сигнала в цифровую форму (некоторое число). Существует три основных типа АЦП: параллельные, последовательного приближения и с двойным интегрированием. Параллельные АЦП имеют наибольшую скорость преобразования; у АЦП с двойным интегрированием максимальная точность преобразования, но они менее быстрые.

В качестве компромисса между скоростью и точностью выступают АЦП последовательного приближения. АЦП данного типа содержит устройство выборки-хранения (УВХ), компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения (Рис. 1).

Рисунок 1. АЦП последовательного приближения

АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N -- разрядность АЦП. На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения, начиная от MSB (most significant bit - старший значащий бит) и заканчивая LSB (less significant bit - младший значащий бит). Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. На вспомогательном ЦАП выставляется аналоговое значение, образованное из битов, уже определённых на предыдущих шагах; бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное на вспомогательном ЦАП значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше значения на вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0 [1].

В качестве источника опорного напряжения (ИОН) для АЦП может использоваться внутренний (+2,56В) или внешний источник, напряжение питания микроконтроллера (+5В), или вывод AREF может быть программным образом подключён к выводу GND внутри ИМС (интегральной микросхемы).

Модуль АЦП может работать в двух режимах [6]:

режим одиночного преобразования, когда запуск каждого преобразования инициируется пользователем;

режим непрерывного преобразования, когда запуск преобразований выполняется непрерывно через определённые интервалы времени.