Projekt

APPENDIKS E. SUCCESSIVE APPROXIMATION A/D KONVERTER
give konverteren et stabilt indgangssignal i den tid konverteren foretager en konvertering.
Det stabile analoge signal ligger nu over den ikke-inverterende indgang på comparatoren.
Comparatoren er i princippet en operationsforstærker, der bliver brugt uden modkobling,
og som har to output-niveauer: logisk 1 når den inverterende input er mindre end den ikkeinverterende
indgang, og logisk 0 når den inverterende indgang er højere end den ikkeinverterende
indgang. Outputsignalet sendes til indgangen på den digitale logiske enhed.
En digital logisk enhed har til opgave at generere et digitalt binært tal. I en successive approximation
A/D konverter er den logiske enhed programmeret med en algoritme, som gør
at enheden fungerer næsten som en binær tæller. Algoritmen bliver styret af det signal, den
får på indgangen. Den digitale logiske enhed, der ved starten af hver konvertering har alle 8
outputben lig logisk 0, sætter nu det ottende og mest betydningsfulde ben lig logisk 1. Det
giver den binære kode "10000000", der er lig halvdelen af den maksimale værdi en 8-bit
kode kan give. E
Denne binære kode sendes som input til D/A konverteren, der efterfølgende vil give et analog
output, der svarer til halvdelen af den maksimale spænding, referencespændingen. D/A
konvertering er en process, der konverterer værdien af et digitalt signal til et analogt signal,
der har en værdi, der er proportional med den digitale indgangsværdi. Denne udgang bliver
videre koblet til comparatorens inverterende indgang.
Nu vil comparatoren give et logisk 1, hvis inputsignalet fra D/A konverteren er lavere end
inputsignalet fra track&hold enheden og logisk 0, hvis situationen er omvendt. Dette outputsignal
er koblet til den digitale logiske enheds indgang, og hvis signalet er logisk 1, vil den
digitale logiske enhed lade det ottende ben på dens outputsignal blive stående som logisk 1.
Den digitale logiske enhed vil nu sætte ben nummer syv lig logisk 1, sådan at D/A konverteren
får et nyt indgangssignal lig "11000000"og derfor vil øge udgangsspændingen. Comparatoren
vil igen måle, om signalet fra D/A konverteren er højere eller lavere end signalet
fra track&hold enheden. Giver A/D konverteren nu en højere spænding, vil outputsignalet
fra comparatoren blive logisk nul, som resulterer i at den digitale logiske enhed lader ben
nummer syv blive stående lig logisk 0.
Derefter vil den digitale logiske enhed nu sætte ben nummer seks lig logisk 1, sådan at D/A
koverteren får signalet "10100000"og processen bliver gentaget, indtil den har prøvet alle 8
bit-værdier.
Når den digitale logiske enhed så har "vejet"alle bit, har den fuldført en konvertering, og A/D
konverteren giver et binært signal på dens output. Dette er det digitale signal, der repræsenterer
det analoge indgangssignal. Egenskaberne til den digitale logiske enhed bestemmer,
hvilken opløsning outputsignalet får, dvs om det er 8-bit, 16-bit, 32-bit, etc. Denne bitopløsning
fortæller, hvor nøjagtigt niveauet i det digitale signal repræsenterer niveauet i det
analoge indgangssignal. Jo flere bit, desto større nøjagtighed.
Hvis man har en inputspænding, som varierer mellem 0-5 V, VREF, og et 8-bit output, vil
ændringer på kun 19.5 mV på indgangen kunne give udslag i den digitale outputværdi. Dette
sker, fordi et 8-bit digitalt signal har 256 forskellige niveauer, eller tilstande, og derfor kan
68