Еще немного про механические рычажные весы...
Рассмотрим процесс измерения с помощью рычажных весов.
Допустим мы хотим взвесить некий груз. Рассмотрим последовательность измерения.
-
Кладем на одну чашу весов наш груз. Для определенности допустим, что это груз массой 5,1 кг.
-
Кладем на вторую чашу весов эталон, гирьку, максимальной массой, которая у нас есть. Пусть мы имеем набор эталонов 1, 2, 4, 8 кг.
-
Положили гирьку 8 кг, Много. Убираем гирьку.
-
Положили гирьку 4 кг. Мало. Оставляем гирьку на второй чаше.
-
Добавляем гирьку 2 кг. Много. Убираем гирьку.
-
Добавляем гирьку 1 кг. Мало. Оставляем гирьку.
С помощью такого процесса измерения (методом последовательных приближений) мы определили массу груза в 5 кг, с точностью в 1 кг.
Полностью аналогично мы можем построить АЦП для электрического напряжения.
-
У нас имеются весы - которые мы заменяем на один компаратор, на один вход которого подаем измеряемое напряжение.
-
На второй чаше весов мы складываем гирьки. Мы уже поняли, что складывание эталонов есть ЦАП прямого преобразования. Поэтому на второй вход компаратора подадим выходной сигнал ЦАП.
-
При взвешивании на весах мы ставили или убирали гирьки в зависимости от результата измерения весами, в зависимости от выходного сигнала весов. Совершенно аналогично выходной сигнал компаратора будет управлять нашим ЦАП: если выходной сигнал компаратора "1" (то есть входной сигнал больше сигнала ЦАП), то ЦАП будет увеличивать свой выходной сигнал, увеличивать ту цифру, которую цап получает на свой вход; если если выходной сигнал компаратора "0" (то есть входной сигнал меньше сигнала ЦАП), то ЦАП будет уменьшать свой выходной сигнал, уменьшать ту цифру, которую цап получает на свой вход. Таким образом выходной сигнал ЦАП всегда (в каждый момент времени) будет находится вблизи входного сигнала, будет следить, отслеживать изменение входного сигнала.
-
Цифра, которую ЦАП получает на свой вход - и есть выходной цифровой сигнал нашего АЦП последовательного приближения.