8-900-374-94-44
Что такое АЦП? Это аналого-цифровой преобразователь. Цель такого устройства преобразовать изменение электрических характеристик в цифровой сигнал. Проще говоря, именно благодаря АЦП, появилась возможность преобразовать физическую величину в математический двоичный код.
Принцип работы АЦП связан с постоянным изменением физических величин электрического тока. АЦП сравнивает базовое значение с отклонением и в ближайшем приближении переводит такое отклонение в двоичный код. Чаще всего работа АЦП связана с изменением напряжения. Это объясняется тем, что из прочих физических величин именно напряжение легко отследить с помощью вольтметра и изменить с помощью трансформатора.
Устройства характеризуются частотой изменения и разрядностью.
Разрядность указывает на максимальный размер числа, которое в двоичный код может преобразовать аналоговое устройство. Частота изменений показывает сколько времени потребуется преобразователю для замера. Чем больше разрядность и скорость преобразования, тем дороже и сложнее прибор.
Излишнее усложнение прибора в свою очередь ведет к трудности эксплуатации и общему понижению надежности сети. Поэтому зачастую в целях повышения разрядности можно пожертвовать скоростью и наоборот.
Современность диктует необходимость использования самых разных модификаций аналого-цифрового преобразователя. Однако, в основе всех устройств лежит три схемы базовых вариаций аппарата:
Такие устройства имеют разрядность 6-8 бит.
Отдельно отметим, что такие преобразователи могут переводить сигнал не только в двоичную систему. Язык числа, который должен получится на выходе, определяется по опорному напряжению. Чаще всего используется половина от заводского значения опорного напряжения, что соответствует двоичному коду числа.
Входной сигнал поступает на плюсовые входы устройства. На минусовой вход в обязательном порядке подается постоянное напряжение. Напряжение плюсового входа постоянно сравнивается с минусовым входом. Любые расхождения выводятся в виде числа.
Большим преимуществом такого вида АЦП является конструкторская предрасположенность к созданию высокоскоростных сетей. Это значит, что само по себе АЦП не может похвалится скоростью, но при правильном расчете можно создать систему, которая позволит
Основа всего устройства АЦП: компараторы.
Они обозначены треугольником на схеме. Можно увидеть, что в один компаратор заходит минусовое и плюсовое напряжение. В устройстве происходит сравнение. Плюсовое отклонение соответствует значению 1, минусовое значению 0. Шифратор из столбца единиц и нулей выводит число.
В итоге получается, что скорость действия устройства зависит только от скорости действия компоратора. Но для того, чтобы вывести 24 битный сигнал потребуется более 16 миллионов компараторов, что невозможно чисто технически. Поэтому устройство и не является самым быстродействующим из АЦП.
Про АЦП последовательного приближения написано множество заумных статей. Но, если объяснять на пальцах, то АЦП последовательного приближения работает на основе принципа вилки. Так выглядит схема работы АЦП:
Это напряжение может быть больше или меньше.На каждом этапе сравнения, точка подаваемого сигнала попадает выше или ниже заданной базы. Если попадание происходит ниже, то сигнал сравнивают с половиной нижнего отрезки. Если попадание происходит выше – с половиной верхнего.
Так, чем больше сравнений, тем большей точности число мы получаем. Считается, что число сравнений равняется битам конечного результата
Дельта – сигма считается наиболее быстро действенным типом АЦП с наибольшим из существующих разрядом для одного устройство. Разрядность АЦП дельта-сигма может достигать 25 бит.
Принцип работы дельта-сигма АЦП основан на интеграторе.
Он накапливает или, проще говоря, запоминает выходное напряжение. Как видно на схеме, входное напряжение после прохождение шифратора отправляется в суммирующий модуль. Там напряжения складываются. При приближении суммирующего значения к 0, модуль выдает единицу и наоборот.
Предположим, что в суммирующем блоке получилось значение близкое к нулю. Тогда следующее значение может снова бросить точку в ноль, а может наоборот отдалить ее от нуля. Имеется в виду точка на графике зависимости напряжения от времени. То есть в устройстве равновероятны возникновение как нуля, так и единицы. Все зависит только от величины входного напряжения.
Помимо всего прочего, системы АЦП дельта-сигма позволяют отсекать выбивающиеся из общей картины отклонения. Прибор накапливает статистику замеров, автоматически выдавая усредненное значение. Это делает выходной шифр АЦП более точным. Кстати, на схеме представлена одноконтурная АЦП, хотя в современности чаще встречаются двухконтурные модули, которые значительно точнее.
Вот как работает АЦП.
Самые старые АЦП являются одновременно и самыми первыми в нашей классификации. Это устройство с прямым преобразованием сигнала. В
Наиболее мощный в истории АЦП прямого преобразования сигнала был разработан в 1975 году компанией Computer Labs. Это стоваттная машина, которая предоставляла преобразование системы в пределах 6 бит при скорости 30 MSPS
Кстати, MSPS это единица измерения скорости передачи сигнала в информатике. Расшифровка звучит как миллион сигналов в секунду.
Позднее было признано нецелесообразным изготовление мощных преобразователей прямого сигнала. За мощностью гонятся в основном производители дельта-сигма преобразователей. Принцип работы первых АЦП позволяет создавать достаточно надежные машины с возможностью совмещения нескольких элементов АЦП для усиления мощности без понижения надежности системы.
Поэтому можно считать, что каждое устройство из перечисленных здесь используется в том или ином виде в современном мире. Однако, есть и такие подвиды АЦП, которые к настоящему моменту из употребления вышли. Наиболее ярким примером являются интегральные АЦП.
АЦП – это достаточно сложные устройства, которые можно считать началом эпохи персональных компьютеров. При этом шифрование электросигнала не устаревшая технология, а вполне себе современный аппарат, который используется повсеместно, например, в телевидении.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Для
проведения большинства измерений часто
не требуется АЦП со скоростью
преобразования, которую даёт АЦП
последовательного приближения, зато
необходима большая разрешающая
способность.
Сигма-дельта АЦП могут обеспечивать разрешающую способность до 24 разрядов, но при этом уступают в скорости преобразования. Так, в сигма- дельта АЦП при 16 разрядах можно получить частоту дискретизации до 100К отсчетов/сек, а при 24 разрядах эта частота падает до 100-1К отсчетов/сек, в зависимости от устройства.
Обычно сигма-дельта АЦП применяются в разнообразных системах сбора данных и в измерительном оборудовании (измерение давления, температуры, веса и т.п.), когда не требуется высокая частота дискретизации и необходимо разрешение более 16 разрядов.
Принцип работы
сигма-дельта АЦП сложнее для понимания.
Эта структура относится к классу
интегрирующих АЦП. Но основная особенность
сигма-дельта АЦП состоит в том, что
частота следования выборок, при которых
собственно и происходит анализ уровня
напряжения измеряемого сигнала,
существенно превышает частоту появления
отсчетов на выходе АЦП (частоту
дискретизации). Эта частота следования
выборок называется частотой
передискретизации.
Порядок модулятора определяется численностью интеграторов и сумматоров в его схеме. Сигма-дельта модуляторы N-гo порядка содержат N сумматоров и N интеграторов и обеспечивают большее соотношение сигнал/шум при той же частоте отсчетов, чем модуляторы первого порядка. Примерами сигма-дельта модуляторов высокого порядка являются одноканальный AD7720 седьмого порядка и двухканальный ADMOD79 пятого порядка.
Наиболее широко в составе ИМС используются однобитные сигма- дельта модуляторы, в которых в качестве АЦП используется компаратор, а в качестве ЦАП – аналоговый коммутатор (рисунок 11).
Рисунок 11 — Структурная схема сигма-дельта АЦП первого порядка
Принцип действия
пояснен в таблице 2 на примере
преобразования входного сигнала,
равного 0,6 В, при Uoп = +1B
и -1B.
Пусть постоянная
времени интегрирования интегратора
численно равна периоду тактовых
импульсов. В нулевом периоде выходное
напряжение интегратора сбрасывается
в нуль. На выходе ЦАП также устанавливается
нулевое напряжение. Затем схема проходит
через последовательность состояний
(таблица 2, UK — состояние
компаратора в битах).
В тактовые периоды 2 и 7 состояния системы идентичны, так как при неизменном входном сигнале UBX= 0,6 В цикл работы занимает пять тактовых периодов. Усреднение выходного сигнала ЦАП за цикл действительно дает величину напряжения 0,6 В :
(1-1+1+1+1)/5 = 0,6
Это доказывает корректность работы сигма-дельта модулятора. Входной сигнал поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя, а на неинвертирующий — выход одноразрядного ЦАП. Таким образом дифференциальный усилитель служит элементом сравнения (вычитающим устройством).
Таблица 2 — Иллюстрация работы сигма-дельта АЦП
Uвх=0,6 В | Uвх=0 В | |||||||||
N такта | U∑, В | Uи, В | Uк, бит | UЦАП, В | N такта | U∑, В | Uи, В | Uк, бит | UЦАП, В | |
1 | 0,6 | 0,6 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
2 | -0,4 | 0,2 | 1 | 1 | 2 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
3 | -0,4 | -0,2 | 0 | -1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
4 | 1,6 | 1,4 | 1 | 1 | 4 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
5 | -0,4 | 1,0 | 1 | 1 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
6 | -0,4 | 0,6 | 1 | 1 | 6 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
7 | -0,4 | 0,2 | 1 | 1 | 7 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
8 | -0,4 | -0,2 | 0 | -1 | 8 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
9 | 1,6 | 1,4 | 1 | 1 | 9 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
10 | -0,4 | 1,0 | 1 | 1 | 10 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
11 | -0,4 | 0,6 | 1 | 1 | 11 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
12 | -0,4 | 0,2 | 1 | 1 | 12 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
13 | -0,4 | -0,2 | 0 | -1 | 13 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
14 | 1,6 | 1,4 | 1 | 1 | 14 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
15 | -0,4 | 1,0 | 1 | 1 | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
16 | -0,4 | 0,6 | 1 | 1 | 16 | -1 | 0 | 0 | -1 | |
Интегратор — это
активный аналоговый ФНЧ с высоким
усилением в полосе частот входного
сигнала и подавлением частотных
составляющих, лежащих вне этой полосы.
Квантователь — это в первом приближении
компаратор с порогом срабатывания,
равным «0», выход которого может
переключаться из состояния «-Uoп»
в состояние «+Uоп«,
и который подключен ко входу
синхронизируемого тактовой частотой
(частотой дискретизации) элемента
памяти, сохраняющего это состояние в
течение тактового интервала. Если
предположить, что на выходе этого
элемента памяти, который одновременно
является и выходом с уровнями, модулятора,
должен формироваться цифровой сигнал
соответствующий уровням логического
«нуля» и «единицы» (АЦП), то
таким элементом памяти может служить
обычный D-триггер.
Правда, в петле обратной связи при этом
понадобится отдельное переключающее
устройство, выполняющее функции ЦАП
(на рисунке
11 показано
штриховой линией), который управляется
цифровым сигналом, а на выходе формирует
либо «-Uoп«,
либо «+Uoп«.
Дополнительным
и очень важным достоинством сигма-дельта
АЦП является то, что все его внутренние
узлы могут быть выполнены интегральным
способом на площади одного кремниевого
кристалла.
Это заметно снижает стоимость
конечных устройств и повышает стабильность
характеристик АЦП.
Способ формирования многоразрядных отсчётов на выходе сигма- дельта модулятора зависит от того, какова требуется разрядность этих отсчётов и с какой скоростью они должны следовать. Повышение разрядности и скорости следования отсчётов (частоты дискретизации Fд) усложняет задачу и ограничивает выбор средств, с помощью которых эта задача может быть решена.
Наиболее простым способом получения многоразрядных отсчётов на выходе сигма-дельта модулятора является подсчёт количества «единиц» в цифровом потоке, формируемом одноконтурным сигма-дельта модулятора 1-го порядка, за период дискретизации Тд=1/ Fд .
Если заданы частота дискретизации Fд и разрядность выходного кода m, то тактовая частота Fт, на которой работает сигма-дельта модулятор, должна быть выше частоты дискретизации в k раз:
Fт = k*Fд ,
где k
= 2m (при максимальном
Uвх все разряды
счётчика 2 должны быть установлены в
«единицы»).
Тогда интервал времени
равный периоду дискретизации, можно
сформировать путём деления тактовой
частоты FT на число k
с помощью обычного счётчика (счётчик
1).
Подсчет «единиц» в цифровом потоке также осуществляется с помощью счетчика (счетчик 2), причем на его счетный вход подается та же тактовая частота FT, а на вход разрешения счета поступают «единицы» кода. Когда на входе разрешения присутствует «единица», счетчик увеличивает свое содержание, а когда «0» — состояние остается прежним. В конце каждого периода дискретизации сигналом со счетчика 1 содержимое счетчика 2 переписывается в N-разрядный выходной регистр, а сам счетчик 2 обнуляется. Таким образом, на выходе АЦП формируется код отсчета, численно равный количеству «единиц» в цифровом потоке на выходе D-триггера за период дискретизации.
Описанный метод
чрезвычайно прост, но обладает невысокой
точностью и применим только для
квантования медленно меняющихся
процессов или в случае, когда высокой
точности не требуется.
Если же сигнал
на входе преобразователя меняется
быстро (следовательно, частота
дискретизации должна быть велика) и
необходимо получить высокое разрешение,
то использование данного метода
становится невозможным. В подобных
случаях пользуются другими методами
построения сигма-дельта АЦП — применением
модуляторов 2-го и более высоких порядков,
каскадным соединением таких модуляторов,
использованием многоразрядных
квантователей и многоразрядных ЦАП в
петле обратной связи, а на выходе
размещают сложные цифровые фильтры
высоких порядков, выполняющие операцию
децимации (прореживания) одноразрядного
цифрового потока — вместе с увеличением
разрядности выходного кода.
Инструкции | Сопутствующая информация
Диаграмма внутри апплета показывает базовый сигма-дельта модулятор первого порядка. Более сложные детали могут иметь несколько модуляторов и интеграторов, однако они, как правило, затемняют лежащий в основе принцип сигма-дельта.
Работа сигма-дельта модулятора
Входное напряжение В В сначала суммируется с выходом ЦАП обратной связи.
Это суммирование может быть выполнено с помощью схемы коммутируемого конденсатора, которая накапливает заряд на узле суммирования конденсаторов.
Затем интегратор прибавляет выходные данные этого узла суммирования к значению, сохраненному на предыдущем шаге интегрирования.
Компаратор выдает логическую 1, если выход интегратора больше или равен нулю вольт, и логический 0 в противном случае.
1-битный ЦАП подает выход компаратора обратно на суммирующий узел: +V REF для логической 1 и -V REF для логического 0.
Эта обратная связь пытается удерживать выход интегратора на нуле, делая единицы и нули на выходе компаратора равными аналоговому входу.
Поток 1 и 0 последовательно подвергается цифровой фильтрации (не показано) для создания более медленного потока многобитовых выборок. Контур сигма-дельта модулятора обычно работает на гораздо более высокой частоте, чем конечная выходная скорость цифрового фильтра. Например, преобразователь с выходной скоростью передачи данных 2 кГц может иметь частоту контура модулятора более 2,5 МГц.
Как пользоваться этим инструментом
Введите опорное напряжение АЦП в нижнее поле ввода.
АЦП будет преобразовывать входные напряжения, находящиеся между +/- В REF .
Демонстрация выведет все единицы для входа +V REF и все нули
для -V REF .
вход. Однако настоящий АЦП будет использовать внутреннее масштабирование.
чтобы ограничить допустимую плотность единиц и нулей минимум до 10%.
Введите напряжение, которое необходимо преобразовать, в поле V IN . Примечание: V IN и V REF можно изменить только в начале учебника, поэтому вам, возможно, придется нажать Кнопка Start для ввода новых значений.
Нажмите кнопку Next Step , чтобы переместить руководство на один шаг вперед. На каждом шаге диаграмма обновляется, чтобы показать текущий выход каждого блока.
Чтобы просмотреть результаты предыдущего шага руководства, щелкните значок .
Предыдущий шаг 9.кнопка 0043.
Чтобы перейти к учебнику 512 полных циклов модулятора, нажмите кнопку Next 512 Loops .
Пример
Пусть V IN = 1,0 В, V REF = 2,5 В.
Выходы компаратора будут: 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1.
Это означает, что 6 из 8 выходов были 1; то есть выход составляет 75% от полной шкалы.
Допустимый входной диапазон составляет от -2,5 до +2,5 (+/-V REF ), поэтому диапазон составляет от -2,5 до +2,5.
При входном напряжении 1,0 В входное значение на 3,5 В выше нижней границы диапазона 5,0 В или 70% от полной шкалы.
Если мы продолжим зацикливание, то плотность вышеприведенного выходного потока будет все ближе и ближе к 70%.
Цифровой фильтр гораздо лучше обнаруживает эту тенденцию, чем наш простой метод подсчета единиц.
к Майкл Клиффорд Скачать PDF
Σ-АЦП является одним из основных инструментов в наборе инструментов современных разработчиков систем сбора и обработки сигналов. Цель этой статьи — дать читателю базовые знания об основных принципах топологии Σ-АЦП. Рассмотрены примеры компромиссов между шумом, полосой пропускания, временем установления и всеми другими ключевыми параметрами, связанными с конструкцией подсистемы АЦП, чтобы предоставить контекст для разработчиков прецизионных схем сбора данных.
Обычно имеется два блока: Σ-модулятор и блок цифровой обработки сигнала, обычно цифровой фильтр. Эта блок-схема высокого уровня и ключевые концепции Σ-АЦП показаны на рисунке 1.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure1.png ?la=en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 1’>
Рис. 1. Основные концепции Σ-Δ АЦП.
Поскольку Σ-модулятор является архитектурой с передискретизацией, давайте начнем с теории выборки и сценария работы Найквиста и АЦП с передискретизацией.
Рисунок 2 иллюстрирует сравнение операции Найквиста АЦП в случае передискретизации и, наконец, в случае -модулированного (также передискретизированного) случая.
Рисунок 2.
Сравнение Найквиста
На рис. 2а представлен шум квантования АЦП при выполнении прямой операции Найквиста. В этом случае шум квантования определяется размером LSB АЦП. Ф S — частота дискретизации АЦП, а F S /2 — частота Найквиста. На рис. 2b показан тот же преобразователь, за исключением того, что теперь он используется в контексте передискретизации, поэтому используется более высокая частота дискретизации. Частота дискретизации увеличивается в K раз, при этом шум квантования теперь распространяется по более широкой полосе пропускания до K × F S /2. Цифровой фильтр нижних частот (обычно с прореживанием) удаляет шум квантования за пределами синей области.
Рисунок 2а. Сценарий Найквиста. Выборка при F S , ширина полосы Найквиста равна F S /2.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure2b.png?la =en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 2b’>
Рисунок 2б. Сценарий с передискретизацией. Отбор проб происходит при K × F S .
Σ-модулятор имеет дополнительную функцию формирования шума, как показано на рисунке 2c. Шум квантования аналого-цифрового преобразования формируется схемой модуляции, сдвигая его (обычно) от узкой полосы пропускания к более высокой частоте, позволяя цифровому фильтру нижних частот исключить его из результата преобразования. Σ-АЦП может быть спроектирован так, чтобы минимальный уровень шума определялся тепловым шумом и не ограничивался шумом квантования.
Рисунок 2с.
Сценарий Σ-Δ АЦП. Передискретизация и формирование шума, выборка происходит при F MOD = K × F ODR .
Σ-АЦП тактируется с помощью внутреннего или внешнего тактового генератора дискретизации. Часто главные часы АЦП (MCLK) делятся перед использованием модулятором; помните об этом, когда читаете лист данных АЦП и понимаете частоту модулятора. Частота дискретизации, передаваемая в модулятор, устанавливает частоту дискретизации F МОД . Модулятор выводит данные на цифровой фильтр с этой скоростью, в свою очередь, цифровой фильтр (обычно низкочастотный, с некоторым прореживанием) предоставляет данные со скоростью выходных данных (ODR). Рисунок 3 иллюстрирует этот поток.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure3.png?la =en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 3’>
Рис. 3. Поток Σ-Δ АЦП: выборка с выхода модулятора на выход с цифровой фильтрацией.
Σ-модулятор представляет собой систему с отрицательной обратной связью, аналогичную усилителю с обратной связью. Контур содержит АЦП и ЦАП низкого разрешения, а также контурный фильтр. Выход и обратная связь грубо квантуются, часто только один бит выводится как высокий или низкий. Базовая структура реализована в виде аналоговой системы для АЦП, где квантизатор представляет собой блок, в котором осуществляется выборка. При наличии условий для устойчивости цикла выход является грубым представлением входа. Цифровой фильтр принимает грубый выходной сигнал и реконструирует точную цифровую версию аналогового входного сигнала.
Выходная плотность единиц в ответ на входной синусоидальный сигнал показана на рисунке 4. Скорость изменения выходного сигнала модулятора с низкого уровня на высокий уровень зависит от скорости изменения входного сигнала. При полномасштабном вводе синусоиды скорость переключения выхода модулятора снижается и доминирует состояние выхода +1.
Точно так же, когда синусоида имеет отрицательную полную шкалу, переходы между +1 и –1 уменьшаются, и доминирует выход –1. При максимальной скорости изменения входного синусоидального сигнала происходит наибольшая плотность переключения между +1 и –1 на выходе модулятора. Скорость изменения выхода соответствует скорости входа. Это скорость перехода выхода Σ-модулятора, которая описывает аналоговый вход.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure4.png?la =en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 4’>
Рис. 4. Плотность единиц Σ-Δ в ответ на синусоидальный вход. Линейная модель (а) петли Mod 1 Σ-Δ.
Используя линейную модель для описания этого однобитового модулятора (Mod 1), система показана как система управления с отрицательной обратной связью. Шум квантования — это разница между входом и выходом квантователя. Фильтр нижних частот следует за входным дельта-узлом.
На рис. 5b шум квантования описывается термином N.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure5.png?la =en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 5’>
Рис. 5. Линейная модель (b) Σ-контура Mod 1, включая графики уравнений, фильтра, сигнала и передаточной функции шума.
H(f) является функцией контурного фильтра и определяет передаточные функции как шума, так и сигнала. H(f) — функция фильтра нижних частот с очень высоким коэффициентом усиления на низких частотах (в интересующей полосе пропускания) и ослаблением высокочастотных сигналов. Контурный фильтр может быть реализован в виде простого интегратора или каскада интеграторов. На практике ЦАП размещается в цепи обратной связи, чтобы принимать цифровой выходной сигнал и подавать его обратно на аналоговый входной дельта-узел.
Решение уравнений, показанных на рис. 5, дает передаточные функции сигнала и шума.
Функция передачи сигнала работает как фильтр нижних частот с коэффициентом усиления 1 в интересующей полосе пропускания. Функция передачи шума представляет собой функцию фильтра верхних частот, обеспечивающую формирование шума. Существует сильное подавление шума квантования на низких частотах около постоянного тока. Сигнал шума квантования, наблюдаемый на высоких частотах за пределами интересующей полосы, увеличивается. Для модулятора одного порядка (Mod 1) шум увеличивается примерно на 20 дБ/декаду.
Обычный метод увеличения разрешения системы заключается в увеличении порядка контурного фильтра путем каскадного включения двух контурных фильтров. H(f) общего петлевого фильтра теперь имеет больший спад, а функция передачи шума имеет переход 40 дБ/декада для стиля Mod 2. Шум квантования формируется более агрессивно, с шумом гораздо более низкой частоты. На рис. 6 сравниваются Σ-АЦП Mod 1 и Mod 2. Вариации и стили Σ-модуляторов очень разнообразны. Архитектуры, которые обходят проблемы стабильности более высокого порядка, однобитовые циклы, называются архитектурами многокаскадных модуляторов формирования шума (MASH).
Многокаскадные (в стиле MASH) архитектуры позволяют разрабатывать стабильные Σ-модуляторы высокого порядка за счет комбинации изначально стабильных контуров более низкого порядка.
<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/behind-the-sigma-delta-adc-topology/figure6.png?la =en?w=435 ‘ alt=’Рисунок 6’>
Рис. 6. Конфигурации блок-схем Mod 1 и Mod 2 со сравнительными графиками передаточных функций фильтра и шума.
Майкл Клиффорд
Майкл Клиффорд (Michael Clifford) — инженер по приложениям в группе приложений для линейных и точных технологий компании Analog Devices (Лимерик, Ирландия). Он работает в Analog Devices с 2004 года и занимается прецизионными аналого-цифровыми преобразователями, в частности, использующими
топология Σ-Δ для прецизионных измерений как постоянного, так и переменного тока. Он имеет степень бакалавра в области электротехники и электроники (B.