АЦП Prinn'а с усилителями
Пт июл 26, 2019 12:58:22
АЦП Prinn'а с неинвертирующими усилителями
В литературе по электронике [1,2,3] часто можно встретить однополярный инвертирующий двоичный АЦП прямого преобразования по схеме A.E.Prinn'а (USA, Boston, Newton), которая, не смотря на множество имеющихся недостатков, по сей день остаётся, по крайней мере теоретически, одной из самых экономичных по аппаратным затратам (4 компаратора и 9 резисторов на 4 двоичных разряда (4 бита)).
Рис.1. Снимок страницы из журнала «Wireless World» (Англия) [1] со статьёй Prinn'а со схемой и описанием однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а.
Одним из множества недостатков однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а является затухание сигнала в 2^n - 1 раз, где n - номер каскада, на входе каждого следующего каскада, что видно на графиках входных сигналов на снимке модели, приведённом ниже:
Подключиться к Circuit Simulator с моделью: http://tinyurl.com/y6fx3scp
ЦАП на резисторной гребёнке 2R-R добавлен для проверки правильности работы схемы и частью схемы собственно АЦП Prinn'а не является.
Этот недостаток затрудняет построение однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования Prinn'а с числом каскадов более 4-х. Так, на входе восьмого каскада (разряда) АЦП сигнал затухает в 2^n - 1 = 2^8 -1 = 255 раз, что требует очень дорогие компараторы с очень высоким разрешением.
Очевидно, что для построения однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а с числом каскадов более 4-х в каждом следующем каскаде АЦП нужны неинвертирующие усилители затухающих сигналов в 2^n - 1 раз. Модель такого однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а с неинвертирующими усилителями, разработанная в нашей лаборатории, приведена на рисунке ниже:
Подключиться к Circuit Simulator с моделью: http://tinyurl.com/y5852owd
Как видно на графиках сигналов на входах компараторов на снимке модели, сигналы на входах всех компараторов разработанного АЦП Prinn'а с усилителями имеют приблизительно одинаковую амплитуду величиной около 5 Вольт.
В разработанном однополярном инвертирующем двоичном АЦП прямого преобразования Prinn'а с усилителями можно применить более дешёвые и более доступные компараторы с низким разрешением, вплоть до инверторов обычных цифровых интегральных микросхем в качестве компараторов.
Литература:
1. Prinn A.E. “Simple a-to-d converter”. “WIRELESS WORLD”, Vol 87, No 1544, MAY, 1981, p.60.
2. «Простой аналогоцифровой преобразователь». «РАДИО» № 8, 1982 г., стр.61.
3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: «Радио и связь», 1987. Стр. 219, Рис. 2.22.
В литературе по электронике [1,2,3] часто можно встретить однополярный инвертирующий двоичный АЦП прямого преобразования по схеме A.E.Prinn'а (USA, Boston, Newton), которая, не смотря на множество имеющихся недостатков, по сей день остаётся, по крайней мере теоретически, одной из самых экономичных по аппаратным затратам (4 компаратора и 9 резисторов на 4 двоичных разряда (4 бита)).
Рис.1. Снимок страницы из журнала «Wireless World» (Англия) [1] со статьёй Prinn'а со схемой и описанием однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а.
Одним из множества недостатков однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а является затухание сигнала в 2^n - 1 раз, где n - номер каскада, на входе каждого следующего каскада, что видно на графиках входных сигналов на снимке модели, приведённом ниже:
Подключиться к Circuit Simulator с моделью: http://tinyurl.com/y6fx3scp
ЦАП на резисторной гребёнке 2R-R добавлен для проверки правильности работы схемы и частью схемы собственно АЦП Prinn'а не является.
Этот недостаток затрудняет построение однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования Prinn'а с числом каскадов более 4-х. Так, на входе восьмого каскада (разряда) АЦП сигнал затухает в 2^n - 1 = 2^8 -1 = 255 раз, что требует очень дорогие компараторы с очень высоким разрешением.
Очевидно, что для построения однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а с числом каскадов более 4-х в каждом следующем каскаде АЦП нужны неинвертирующие усилители затухающих сигналов в 2^n - 1 раз. Модель такого однополярного инвертирующего двоичного АЦП прямого преобразования по схеме Prinn'а с неинвертирующими усилителями, разработанная в нашей лаборатории, приведена на рисунке ниже:
Подключиться к Circuit Simulator с моделью: http://tinyurl.com/y5852owd
Как видно на графиках сигналов на входах компараторов на снимке модели, сигналы на входах всех компараторов разработанного АЦП Prinn'а с усилителями имеют приблизительно одинаковую амплитуду величиной около 5 Вольт.
В разработанном однополярном инвертирующем двоичном АЦП прямого преобразования Prinn'а с усилителями можно применить более дешёвые и более доступные компараторы с низким разрешением, вплоть до инверторов обычных цифровых интегральных микросхем в качестве компараторов.
Литература:
1. Prinn A.E. “Simple a-to-d converter”. “WIRELESS WORLD”, Vol 87, No 1544, MAY, 1981, p.60.
2. «Простой аналогоцифровой преобразователь». «РАДИО» № 8, 1982 г., стр.61.
3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: «Радио и связь», 1987. Стр. 219, Рис. 2.22.