Verfolgungs-ADC

Eine dritte Variante des Counter-DAC-basierten Wandlerthemas ist meiner Meinung nach die eleganteste. Anstelle eines normalen „Aufwärts“-Zählers, der den DAC antreibt, verwendet diese Schaltung einen Auf-/Ab-Zähler.

Der Zähler wird kontinuierlich getaktet und die Auf-/Ab-Steuerleitung wird vom Ausgang des Komparators angesteuert. Wenn also das analoge Eingangssignal den DAC-Ausgang überschreitet, geht der Zähler in den „Aufwärtszählmodus“ über.

Wenn der DAC-Ausgang den analogen Eingang überschreitet, schaltet der Zähler in den „Countdown“-Modus. In jedem Fall zählt der DAC-Ausgang immer in die richtige Richtung zum Tracken das Eingangssignal.

Beachten Sie, dass kein Schieberegister benötigt wird, um die binäre Zählung am Ende eines Zyklus zu puffern. Da der Ausgang des Zählers den Eingang kontinuierlich verfolgt (anstatt zu zählen, um den Eingang zu erreichen und dann auf Null zurückzusetzen), wird der binäre Ausgang mit jedem Taktimpuls legitim aktualisiert.

Ein Vorteil dieser Wandlerschaltung ist die Geschwindigkeit, da der Zähler nie zurückgesetzt werden muss. Beachten Sie das Verhalten dieser Schaltung:

Beachten Sie die viel schnellere Aktualisierungszeit als alle anderen „zählenden“ ADC-Schaltungen. Beachten Sie auch, dass ganz am Anfang des Diagramms, wo der Zähler das analoge Signal „aufholen“ musste, die Änderungsrate für den Ausgang identisch mit der des ersten zählenden ADC war.

Auch ohne Schieberegister in dieser Schaltung würde der Binärausgang tatsächlich hochfahren, anstatt von Null auf einen genauen Zählerstand zu springen, wie es bei den Zähler- und sukzessiven Approximations-ADC-Schaltungen der Fall war.

Der vielleicht größte Nachteil dieses ADC-Designs ist die Tatsache, dass der binäre Ausgang nie stabil ist:Er schaltet immer mit jedem Taktimpuls zwischen den Zählungen um, selbst bei einem perfekt stabilen analogen Eingangssignal. Dieses Phänomen ist informell als Bitbobble bekannt , und es kann in einigen digitalen Systemen problematisch sein.

Diese Tendenz kann jedoch durch den kreativen Einsatz eines Schieberegisters überwunden werden. Beispielsweise kann der Ausgang des Zählers nur dann über ein Parallel-In/Parallel-Out-Schieberegister zwischengespeichert werden, wenn sich der Ausgang um zwei oder mehr Schritte ändert. Eine Schaltung aufzubauen, um zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zählungen in dieselbe Richtung zu erkennen, erfordert ein wenig Einfallsreichtum, ist aber die Mühe wert.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt zur Analog-zu-Digital-Konvertierung