АЦП послідовного наближення.

АЦП послідовного наближення (рисунок 9, в) подібний до слідкуючого АЦП в тому, що система ЦАП/лічильник формує напругу, яка поступає на один вхід компаратора, а вхідний сигнал поступає на інший вхід. Відмінність полягає в тому, що регістр послідовного наближення виконує двійковий пошук, замість лічби вгору або вниз по одиниці. Візьмемо для прикладу, що початкова вхідна напруга складає 3 В, а опорна 5 В (рисунок 9). Регістр послідовного наближення виконає перетворення таким чином:

Встановити MSB, напруга на виході ЦАП дорівнює 2,5 В

Вихід компаратора – високий логічний рівень, MSB залишається встановленим.

Результат: 1000 0000 Встановити біт 6, напруга на виході ЦАП рівна 3,75 В (2,5 + 1,25)

Вихід компаратора - низький логічний рівень, скидається біт 6.

Результат: 1000 0000 Встановити біт 5, напруга на виході ЦАП рівна 3,125 В (2,5 + 0,625)

Вихід компаратора - низький логічний рівень, скидається біт 5.

Результат: 1000 0000 Встановити біт 4, напруга на виході ЦАП рівна 2,8125 В (2,5 + 0,312 5)

Вихід компаратора - високий, залишається біт 4 встановленим.

Результат: 1001 0000 Встановити біт 3, напруга на виході ЦАП рівна 2,968 В (2,8125 + 0,15625)

Вихід компаратора - високий, залишається біт 3 встановленим.

Результат: 1001 1000 Встановити біт 2, напруга на виході ЦАП рівна 3,04 В (2,968 + 0,078125)

Вихід компаратора - низький, скидається біт 2.

Результат: 1001 1000 Встановити біт 1, напруга на виході ЦАП рівна 3,007 В (2,8125 + 0,039)

Вихід компаратора - низький, скидається біт 1.

Результат: 1001 1000 Встановити біт 0, напруга на виході ЦАП рівна 2.988 В (2.8125 + 0.0195)

Вихід компаратора - високий, залишається біт 0 встановленим.

Результат: 1001 1001

При використанні 8-бітного ЦАП з вихідною напругою 0...5 В, цьому результату відповідає напруга розрахована у формулі 1.5.

2,5 + 0,3125 + 0,15625 + 0,0195 = 2,988 В          (1.5)

Це не точно 3 В, але настільки близько, наскільки можна отримати з 8-бітовим перетворенням і опорною напругою 5 В.

8-бітний АЦП послідовного наближення може завершити перетворення за 8 тактів, незалежно від вхідної напруги. Потрібно більше логічних кіл, ніж для слідкуючого АЦП, але швидкість перетворення буде вища.

АЦП подвійного інтегрування.

АЦП подвійного інтегрування (рисунок 10) використовує інтегратор, за яким ставлять компаратор і лічильник.  Вхід інтегратора підключається до вхідного сигналу, і ємність інтегратора заряджається до рівня вхідної напруги тієї ж полярності. Після певного числа тактів, вхід інтегратора перемикається до джерела опорної напруги (V_REF1 на рисунку 10), і ємність інтегратора розряджається до величини цієї напруги.

У той момент, коли ключ замикається на V_REF1, лічильник відраховує стільки ж тактів, скільки займав час першого інтегрування. Коли напруга на виході інтегратора падає нижче за величину другої опорної напруги (V_REF2 на рисунку 10), вихід компаратора переходить у стан високого логічного рівня, лічильник зупиняється, а значення лічильника відповідає величині вхідної напруги. Більша вхідна напруга дозволяє ємності інтегратора заряджатися до більшої величини протягом часу первинного інтегрування, що приводить до більшого часу розряду до V_REF2, і до більшого вихідного значення лічильника. Менше значення напруги на вході призводить до меншого потенціалу на ємності інтегратора, і, відповідно, до меншого вихідного числа.

Схема з подвійним інтегруванням усуває проблеми точності синхронізації, оскільки один і той же генератор тактових імпульсів застосовується для завдання часу заряду ємності і для приросту вмісту лічильника. Перетворювач з подвійним інтегруванням витрачає відносно великий час на виконання перетворення, але властива інтегратору фільтрація усуває шум.

Рисунок 10 – АЦП подвійного інтегрування

Кодування вихідного слова.

Наведені до цих пір приклади базувалися на двійкових кодах, де кожен біт представляє певну величину напруги, відповідну вазі біта, а сума напруги, відповідає сумі ваг кожного одиничного біта у вихідному слові, і представляє величину вхідної напруги. Основні типи АЦП представляють вихідне слово в прямому коді числа. Деякі АЦП представляють вихідне слово в додатковому коді числа, де негативна напруга має цифровий еквівалент у вигляді доповнення до двох прямого коду числа.  Деякі АЦП представляють вихідне слово в двійково-десятковому коді (Binary Coded Decimal, BCD). Але таке представлення простіше сприймається людиною, а не обчислювальними машинами. Очевидно, що таке представлення вимагає більшої розрядності для даного діапазону; 12-бітний двійковий вихід представлятиме величини від 0 до 4095, а в двійково-десятковому 12-бітному виході діапазон величин зменшиться (0...3999). Даний код (BCD) використовується в АЦП з виходом на цифрові індикатори. [1].