techspirit.ru

Главное

Преобразование аналоговой и цифровой информации

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

Блоки и агрегаты системы автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики газотурбинной энергоустановки ГТА-6РМ
Целью расчётов является определение ожидаемых показателей надёжности САУ ГТА-6РМ. В состав САУ ГТА-6РМ входят: БУД-6РМ (8Т1.001.013), состоящий из плат 5088, 5600, 5300, АСВК, ПНВ ...

Использование микроконтроллеров при проектировании цифрового вольтметра
Основной задачей при проектировании измерительных приборов было и остается достижение определенных метрологических характеристик. На разных этапах развития вычислительной техники эта зад ...

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 ...