Разнообразие архитектур АЦП компании MAXIM
В обзорной статье рассмотрены основные типы архитектур АЦП, производимых компанией Maxim Integrated Products, дан анализ преимуществ и рекомендации по применению каждого из этих типов, а также приведена сводная таблица основных АЦП. Данный материал может быть рекомендован разработчикам в качестве краткого справочника по микросхемам АЦП известного производителя.
Классификация типов АЦП основана на том, как во времени происходит процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Основа квантования и кодирования аналогового сигнала — последовательное, параллельное или последовательно-параллельное приближение цифрового результата к преобразуемой величине. Быстродействие,
разрядность, стабильность параметров, потребляемая мощность и стоимость АЦП сильно связаны между собой. Это и порождает разнообразие типов аналого-цифровых преобразователей, выпускаемых производителями этой продукции.
Американская компания Maxim Integrated Products производит широкий спектр АЦП с различными архитектурами:
• Flash АЦП (параллельные);
• SAR АЦП (поразрядного уравновешивания);
• интегрирующие АЦП (Dual Slope);
• сигма-дельта (SA) АЦП;
• pipeline (конвейерные)
АЦП.
В таблице 1 представлены характеристики и свойства АЦП с различными архитектурами фирмы MAXIM.
FLASH АЦП (ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ)
В АЦП этого типа квантование сигнала происходит одновременно с помощью компараторов, включенных па-
раллельно источнику входного сигнала. Структурная схема параллельного АЦП показана на рис. 1.
Пороговые уровни компараторов устанавливаются с помощью резистивных делителей в соответствии с необходимой шкалой квантования. Цифровой код на выходах компараторов не будет соответствовать обычному двоичному коду с весовыми коэффициентами 1-2-4-8-...-2N. Для перекодировки в цифровой код с весовыми коэффициентами 1-2-4-8-...-2N к выходам компараторов подключается приоритетный шифратор. Результаты аналого-цифрового преобразования, как правило, записываются в запоминающее устройство. Для исключения ошибок преобразования некоторые микросхемы параллельных АЦП имеют на входе сверхскоростное устройство выборки-хранения (УВХ). Например, MAX100 содержит УВХ со временем выборки около 0,1 нс. В некоторых АЦП, например, MAX1151 для снижения вероятности ошибки даже при параллельном преобразовании используется двухтактный цикл преобразования. По первому такту фиксируются состояния выходов компараторов, по второму — цифровой код записывается в выходной регистр.
Благодаря одновременной работе компараторов параллельные АЦП являются самыми быстрыми. Например, восьмиразрядный преобразователь MAX108 позволяет получить 1,5 миллиарда отсчетов в секунду (1,5 Gsps) при времени задержки прохождения сигнала около 1 нс. Недостаток схемы — высокая сложность. 8-разрядный параллельный АЦП содержит 28-1=27 компараторов и 28 согласованных резисторов. Увеличение разрешающей способности параллельных АЦП влечет за собой экспоненциаль-
ный рост размера кристалла. Из-за этого получается высокая стоимость и значительная потребляемая мощность (единицы Ватт). Необходимо отметить, что MAX108, MAX106 и MAX104 совместимы по выводам и отличаются только быстродействием.
|
