AD konverzija - tnt.etf.bg.ac.rstnt.etf.bg.ac.rs/~ir3ode/pdf/predavanja/AD konverzija.pdf · • Prvi AD ima dodati R/2 prema masi tako da je greška kvantizacije prvog AD uvek pozitivna

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

QQ

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 QQ

123 Q

QQ

Q

QQ

123 QQQQ CLK CLK

ENP ENPO O

RdQ

Q

CP

DQR

Dvocifreni BCD A/D konvertor sa dvojnim nagibom