30.8 Регистр последовательного приближения

Регистр последовательного приближения (РПП) реализует метод «взвешивания» и используется для построения аналого-цифровых преобразователей последовательного приближения. УГО РПП приведено на рисунке 30.13.

Рисунок 30.13 – УГО регистра РПП

Регистр последовательного приближения имеет следующие входы: С – вход общей синхронизации; – вход старта преобразования;– инверсный вход результатов сравнения (то есть перед выполнением сравнения сигнал со входаинвертируется).

Выходы Q0-Q11 содержат результат работы РПП. Выход QCC предназначен для сигнализации о конце преобразования.

Алгоритм работы РПП. Для нормальной работы РПП на входе С должен присутствовать периодический сигнал стробирования.

1. Начало преобразования происходит при появлении активного сигнала на входе . Длительность сигнала на входене менее двух активных сигналов на входеС. При активном сигнале происходит подготовка РПП к работе (в частности, устанавливаются в лог.1 все выходыQ), при снятии сигнала начинается преобразование.

2. Процесс преобразования синхронен с активным сигналом на входе С (то есть все шаги преобразования совпадают с передним фронтом сигнала С).

3. При первом сигнале стробирования после снятия сигнала , РПП сбрасывает в лог.0 состояние выходаQ11.

4. На следующем шаге РПП проводит анализ состояния входа результатов сравнения. При лог.0 на входе, лог.0 на выходеQ11 остаётся, при лог.1 – выход Q11 устанавливается в лог.1. Одновременно выход Q10 сбрасывается в лог.0.

5. При следующем стробирующем сигнале на входе С, анализ состояния входа проводится для выходаQ10, а лог.0 подаётся на следующий, более младший выход Q9.

6. Процесс анализа состояния входа с принятием решения о состоянии соответствующего выхода продолжается последовательно для всех выходовQ, от старшего к младшему.

7. После принятия решения о состоянии самого младшего выхода (Q0) процесс преобразования заканчивается. Факт окончания преобразования подтверждается сбросом в лог.0 выхода QCC.

Как уже говорилось, основное же назначение регистра РПП – построение аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Одна из возможных схем АЦП приведена на рисунке 30.14.

Рисунок 30.14 – Аналого-цифровой преобразователь

на основе РПП

К выходам Q0–Q11 микросхемы подключен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) DA1, старший разряд – 12, младший – 1. Компаратор DA2 сравнивает выходное напряжение ЦАП и преобразуемое в код входное напряжение.

Работает АЦП следующим образом. Тактовый импульс 0 устанавливает, как уже указывалось, выход 12 микросхемы DD1 в лог. 0, остальные выходы – в лог. 1. В результате на вход ЦАП подается код 0111...1, на его выходе формируется напряжение, равное половине преобразуемого диапазона входных напряжений. Компаратор DA2 сравнивает его с входным, и если входное напряжение превышает напряжение с выхода ЦАП, как это показано на нижней диаграмме рисунок 29.15, на его выходе появляется лог. 1. Тактовым импульсом 1 лог. 1 записывается в триггер микросхемы с выходом 12, это состояние триггера сохраняется до конца преобразования (диаграмма 12 рисунок 30.15). Если входное напряжение меньше половины диапазона преобразователя, в триггер с выходом12 запишется лог. 0.

По окончании тактового импульса 1 на выходе 11 микросхемы DD1 появится лог. 0 и на ЦАП будет подан код 10111...1 (для примера, показанного на рисунке 30.15). В результате входное напряжение будет сравниваться с 3/4 преобразуемого диапазона входных напряжений. Если, как показано на рисунке 30.15, входное напряжение больше, чем 3/4 диапазона, в триггер с выходом 11 будет записана лог. 1, в противном случае – лог. 0. Для описываемого примера в триггер регистра с выходом 11 импульс 2 запишет лог. 1, и на ЦАП будет подан код 11011...1. В результате входное напряжение будет сравниваться с 1/2 + 1/4 + 1/8 - 7/8 полного диапазона, если оно меньше, в триггер с выходом 10 запишется лог. 0. По окончании такта 12 на выходах 12–1 микросхемы образуется двоичный двенадцатиразрядный код преобразованного напряжения, для данного случая 110101...1. Лог. 0 на выходе Р сигнализирует об окончании преобразования и может быть использован для переписи сформированного кода в регистр хранения.

Микросхемы, содержащие регистры, кодируются буквами ИР.

Рисунок 30.15 – Временные диаграммы, поясняющие работу РПП

Лекция № 31

СЧЕТЧИКИ