Для преобразования цифровой информации в аналоговую применяется цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).
ЦАП представляет собой регулятор напряжения или тока управляемый цифровым кодом.
Количественная связь между входной числовой величиной N и ее аналоговым эквивалентом А, характеризующая алгоритм ЦАП, имеет вид:
=NDA+dA,
где
DA-аналоговый эквивалент единицы младшего разряда кода (шаг квантования);
dA-погрешность преобразования, обычно dA=DA/2
Основными узлами ЦАП являются:
а) резистивная матрица;
б) набор токовых ключей;
в )выходной усилитель;
г) источник опорного напряжения;
Резистивная матрица предназначена для формирования выходных сигналов пропорциональных входному коду.
Наиболее эффективной является резистивная матрица местного типа, называемая матрицей R-2R.
Ток неразветвленной части матрицы J0 задается источником эталонного напряжения и последовательно делится в узлах резистивной матрицы по двоичному закону.
В результате, в i-ом разрядном резисторе ток будет равен: Ji=J02-i, гле 2-i коэффициент равный весовому коэффициенту i-го разряда дробно-двоичного числа.
=Uэ/R -ток неразветвленной части матрицы;
Суммарный выходной ток:
где ai - i-ый разряд двоичного числа;
Т.к.
Десятичное представление двоичного числа, то
Основные параметры ЦАП
Разрешающая способность -минимальное значение аналогового сигнала, соответствующее разнице между двумя уровнями, возникающими при подаче смежных входных цифровых кодов.
где A max, A min - максимальное и минимальное значение выходного сигнала;
DА - диапазон изменения выходного сигнала;
n- число разрядов двоичного входного кода;
Например: для преобразователя К572ПА1
Если A max=10,24 В, то
1. Точность работы - отклонение аналогового выходного сигнала от расчетного значения.
2. Время установления сигнала (U или J) - это интервал времени от момента заданного изменения кода на входе ЦАП до момента, когда выходное аналоговое напряжение (ток) окончательно войдет в зону, шириной в единицу младшего разряда, т.е. будет отличаться от установившегося значения не более чем на 0,5 ЕМР.
3. Нелинейность -максимальное отклонение линейно нарастающего выходного напряжения от прямой линии, которая соединяет точки нуля и максимального уровня выходного сигнала.
Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) устройство, предназначающееся для преобразования аналоговой входной величины в пропорциональный ей код на выходе, т.е. в число с конечным количеством разрядов.
Принцип АЦ преобразования:
Преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую, включает в себя следующие операции:
а)дискретизация по времени;
б)квантование по уровню;
в)кодирование;
В процессе дискретизации из непрерывного сигнала x(t) берутся отсчеты (мгновенные значения), которые следуют через определенный интервал времени t называемый тактовым интервалом. Согласно теореме Котельникова, тактовый интервал выбирается из условия: Т£ 1/2Fmax, где Fmax-максимальная частота сигнала.
Сущность операции квантования заключается в следующем:
· создается сетка так называемых уровней квантования, смешанных смещенных друг относительно друга на величину DА - шаг квантования;
· Каждому уровню квантования приписывается порядковый номер(0,1,2,3…N)
· Полученные в результате дискретизации отсчеты заменяются ближайшими к ним уровнями квантования;
Таким образом, в процессе квантования последовательность отсчетов сигнала преобразуется в последовательность соответствующих чисел. (Номеров уровней квантования).
В процессе операции кодирования числа полученной последовательности представляется в двоичной системе счисления.
Принципы работы АЦП:
а) метод с интегрированием;
б) метод последовательных сравнений;
Другие статьи по теме
Исследование методов помехозащищенности радиотехнических систем
Проблема
повышения помехозащищенности систем управления и связи является весьма острой и
до сих пор не нашла своего решения в большинстве прикладных задач. Решению этой
проблемы способс ...
Характеристики сигналов в каналах связи
Беспроводные сети. Беспроводная Ethernet.
Существует несколько технологий беспроводных сетей, использующих как
радио-, так и инфракрасные волны. Эти технологии существуют уже несколько лет ...
Генератор гармонических колебаний RC-типа с мощным выходным каскадом
Значительный прогресс в развитии многих областей науки и техники
обусловлен развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо
отрасль промышленности, в которой не испо ...