АЦП следящего типа
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) со счетчиком начинает преобразование с самого начала для каждого входного значения. Это означает, что счетчик должен считать от всех 0 до входного значения N, и это занимает (N-1)T C времени, где Tc — период времени тактового импульса. Максимальное время преобразования для полного диапазона вывода составляет (2 n -1)Tc секунд. Это главный недостаток АЦП встречного типа, помимо его надежности и простоты.
АЦП следящего типа:
Чтобы решить эту проблему, связанную с тем, что каждый счет начинается прямо со всех 0, мы можем использовать прямой/нижний счетчик вместо простого прямого счетчика и подавать входной сигнал от компаратора на прямой/нижний терминал.
Счетчик Up/Down Counter имеет один дополнительный вход, кроме тактового контакта. Эта дополнительная входная клемма определяет, будет ли счет идти вверх (то есть от меньшего значения к большему) или вниз (от большего значения к меньшему). Если мы используем эту концепцию при управлении счетчиком, то нам не нужно считать каждый раз со всех 0.
Работа АЦП следящего типа:
Схема следящего типа показана выше. У нас есть компаратор с входами, поступающими от Vin и с выходной клеммы ЦАП. Выход этого компаратора подается на клемму М прямого/обратного счетчика. Также предоставляется внешний тактовый сигнал. Когда M = 1, счетчик выполняет прямой счет. Когда M = 0, счетчик выполняет обратный отсчет. Значения счетчика преобразуются в соответствующие десятичные значения с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), и они снова возвращаются в компаратор в качестве сигнала обратной связи для непрерывного сравнения. Защелка предназначена для удержания последней ступени счетчика в конце преобразования. Защелка приводится в действие блоком управления.
В начале преобразования счетчик находится в состоянии всех 0 (нулевое состояние). Таким образом, V DAC = 0. Когда применяется Vin > 0, на выходе компаратора высокий уровень, и, следовательно, M = 1. Счетчик начинает считать до значения Vin. M = 1, пока Vin > V DAC , поэтому счетчик выполняет прямой счет.
Всякий раз, когда задается новое значение, если оно ниже предыдущего Vin, то счетчик не должен начинаться с нулевого состояния (как в обычном АЦП типа счетчика). Вместо этого в этом случае ЦАП Vin < V и выход компаратора имеют низкий уровень. Таким образом, M = 0, и счетчик начинает обратный отсчет. Как только новое значение достигнуто, оно фиксируется, и снова выходной сигнал ЦАП сравнивается с входным, и, соответственно, выполняется прямой или обратный счет.
Выходной сигнал ЦАП показан ниже для типичной формы входного сигнала.
Время преобразования:
Поскольку АЦП следящего типа не всегда запускается из нулевого состояния, количество тактовых импульсов, необходимых для преобразования, сильно варьируется. Если нам нужно считать от 0 до 7, потребуется 6 импульсов. Если бы после 7 у нас было 5 на входе, потребовалось бы только 2 обратного счета и, следовательно, всего 2 импульса. Это хорошо видно на рисунке выше.
Однако время преобразования в наихудшем случае происходит при счете от всех 0 до всех 1 с. В этом случае требуется (2 n -1) тактовых импульсов, где n — количество битов. В этом случае ЦАП выдает максимальное выходное напряжение.
Преимущества:
Тип отслеживания сравнительно быстрее, чем простой тип счетчика. Это экономит время при обратном и обратном подсчете по мере необходимости. Вывод можно сделать более точным, увеличив количество битов.
Недостатки:
АЦП следящего типа является усовершенствованием АЦП встречного типа, но он по-прежнему недостаточно быстр по сравнению с другими доступными АЦП, такими как Flash ADC. У него также есть проблема, заключающаяся в том, что когда АЦП запускается в первый раз, выход ЦАП равен 0, и счетчик должен считать с нулевого состояния. Это вызывает временную задержку во время первоначального преобразования.