Отслеживающий АЦП: реверсивный счетчик для быстрого непрерывного преобразования

Третья вариация на тему счетчик-ЦАП, по моему мнению, наиболее элегантна. Вместо обычного «вверх» счетчика, управляющего ЦАП, здесь используется реверсивный (вверх/вниз) счетчик.

Счетчик работает непрерывно, а вход управления направлением счета подключен к выходу компаратора. Когда аналоговый вход превышает выход ЦАП, счетчик переключается в режим инкремента. И наоборот, если выход ЦАП выше — в режим декремента. В любом случае выход ЦАП следует за входным сигналом в реальном времени.

Поскольку счетчик никогда не сбрасывается, двоичный выход обновляется на каждом такте, устраняя необходимость в сдвиговом регистре для защелкивания значения в конце цикла.

Ключевое преимущество — скорость: преобразователь может достигать частот дискретизации нескольких МГц без накладных расходов на фазу сброса.

Как видно, время обновления значительно меньше, чем у других счетных АЦП. В начале графика, когда счетчик должен «догнать» скачок аналогового сигнала, скорость изменения совпадает с первой счетной схемой. Выход меняется плавно, а не скачет из нуля, как в счетных и SAR-АЦП.

Однако двоичный выход никогда не статичен: он переключается между соседними кодами на каждом такте даже при идеально стабильном входе — явление, известное как дрожание битов (bit bobble). Это может быть проблематично для цифровых систем, ожидающих устойчивый выходной код.

Дрожание можно сгладить, добавив сдвиговый регистр, защелкивающий значение счетчика только при изменении на два или более шага. Детектор двух последовательных счетов в одном направлении требует некоторой изобретательности, но окупается.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист: Аналого-цифровое преобразование