Введение

Отличительной особенностью ИнИС является способность определять и использовать наилучший из числа возможных алгоритмов измерения, способность трансформации алгоритма измерений в процессе его выполнения. Важным элементом таких ИнИС является аналого-цифровой преобразователь (АЦП), к которому предъявляются, высокие требования по точности и надежности. Поэтому для работы в ИнИС АЦП должны обладать, в том числе и надлежащим запасом отказоустойчивости, т.е. способностью продолжать функционирование при наличии отказавших компонентов. Широкое распространение находят АЦП на основе активной отказоустойчивости, когда при помощи средств самоконтроля (ССК) осуществляется автоматическое обнаружение неисправностей, происходящих в АЦП, с последующим их устранением за счет реконфигурации устройства или за счет замены отказавших АЦП на резервные. С одной стороны, ССК позволяют сократить период скрытого отказа, уменьшают количество таких отказов и повышают эффективность структурного резервирования. С другой стороны, реализация функций самоконтроля и самодиагностики требует определенных затрат ресурсов, что приводит к росту суммарной интенсивности отказов и времени выполнения измерений, т.е. к снижению безотказности. В связи с этим весьма актуальной является разработка функциональных схем высокоточных, отказоустойчивых АЦП, имеющих высокие значения достоверности самоконтроля, самодиагностики, обладающих способностью производить автокоррекцию погрешностей измерения и имеющих встроенные средства самоколибровки.

Обычно интеллектуальный датчик имеет АЦП и ЦАП в составе кремниевых чипов. Однако в реальности существуют серьезные технологические трудности, при которых совершенно необходимо разъединение сенсора (датчика) от интеллектуальной части.

Тогда возникает необходимость приборных интеллектуальных АЦП. Обычно принято классифицировать АЦП на последовательные, параллельно-последовательные и параллельные, в том числе:

«Умные» AISП.

Отказоустойчивые последовательные АЦП (ДО АЦП).

Резервируемый АЦП с реконфигурацией.

АЦП с автоматической коррекцией динамических погрешностей и самоконтролем.

АЦП повышенной точности и достоверности самоконтроля.

АЦП со встроенным тестовым самоконтролем.

АЦП с функциональным контроле.

Самоконтролирующие АЦП с замещением и другие.

 

Принцип работы АЦП последовательного приближения

Принцип работы АЦП последовательного приближения основан на последовательном сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4,1/8 и т.д. от возможного максимального её значения.

Структура АЦП представлена на рис.1. В состав АЦП входят регистр последовательного приближения (РПП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор напряжений. Выходы РПП соединены с входами ЦАП. Компаратор сравнивает входное напряжение, преобразуемое в код, и выходное напряжение ЦАП. Выход компаратора соединен с входом РПП. Работа АЦП тактируется импульсами с выхода генератора тактовых импульсов.

АЦП работает следующим образом. После подачи на РПП сигнала «Старт» и прохождения 1 тактового импульса на выходе старшего разряда РПП устанавливается 0, а на остальных выходах – 1, на выходе ЦАП формируется напряжение, равное половине преобразуемого диапазона входных напряжений. ............