Засоби перетворення аналогової інформації в цифрову та цифрової

Засоби перетворення аналогової інформації в цифрову та цифрової в аналогову

8. 1 ЦАП • Цифро-аналоговий перетворювач призначений для перетворення вхідної величини, представленої числовим кодом, в еквівалентну аналогову величину. Ці перетворювачі широко використовуються в системах автоматичного керування, в цифрових системах обробки інформації, в обчислювальній техніці. • У ЦАП в якості вхідного сигналу використовуються цифрові коди, а вихідним сигналом є, як правило, напруга.

До статичних параметрів належать: - розрядність (n) - абсолютна роздільна здатність ЦАП - тобто мінімальним значенням зміни сигналу на виході, обумовлене зміною вхідного коду на одиницю (ціна молодшого розряду), визначається як - абсолютна похибка перетворення в кінцевій точці шкали представляє собою відхилення значення вихідної напруженості від номінального розрахункового, відповідного кінцевій точці характеристики перетворення (вимірюється в одиницях молодшого розряду (ОMP) або у відсотках ; - нелінійність перетворення δL-це відхилення реальної характеристики перетворення від розрахункової (лінійної). Величина δL вимірюється в одиницях молодшого розряду або у відсотках: де δL-абсолютне значення нелінійності З динамічних характеристик найбільш суттєвими є: - час встановлення вихідного сигналу , - це інтервал часу від подачі вхідного коду до появи вихідної напруги; - максимальна частота перетворення

Характеристики перетворення ЦАП реальна (а) і ідеальна (б).

Структурна схема ЦАП з підсумовуванням струмів (а) і її реалізація (б).

8. 1. 1 ЦАП з матрицею R-2 R

ІС ЦАП серії К 572 ПА 1 (а) і К 572 ПА 2 (б)

8. 2 Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) Аналого-цифровий перетворювач - це пристрій, призначений для перетворення безперервно-змінюючої в часі фізичної величини в еквівалентні їй значення цифрових кодів. В якості аналогової величини може бути напруга, струм, кутове переміщення, тиск газу і т. д. Процес аналого-цифрового перетворення припускає послідовне виконання наступних операцій: - вибірку значень вихідної аналогової величини до деяких задані моменти часу, тобто дискретизація сигналу в часі; - квантування (округлення перетворювання величини до деяких відомих величин) одержаної в дискретні моменти часу значення аналогової величини за рівнем; - кодування - заміна знайдених квантових значень деякими числовими кодами.

8. 2. 1 Класифікація АЦП Залежно від принципу дії АЦП поділяються на АЦП паралельного перетворення, АЦП порозрядного зважування, слідкуючі АЦП і інтегруючі АЦП. Аналого-цифрові перетворювачі паралельного перетворення реалізують метод безпосереднього зчитування і є найбільш швидкодіючими. Як приклад розглянемо принцип роботи мікросхеми К 1107 ПВ 1. Мікросхема має 6 розрядів і забезпечує швидкодію до 20 МГц.

8. 2. 2 Аналого-цифрові перетворювачі паралельного перетворення реалізують метод безпосереднього зчитування і є найбільш швидкодіючими. Як приклад розглянемо принцип роботи мікросхеми К 1107 ПВ 1. Мікросхема має 6 розрядів і забезпечує швидкодію до 20 МГц.

8. 2. 3 АЦП порозрядного зважування (або порозрядного кодування) виконує одне перетворення за n тактів.

ІС К 1113 ПВ 1 (а) і часова діаграма її роботи (б).

8. 2. 4 Слідкуючі АЦП на відміну від АЦП порозрядного зважування мають у своєму складі замість регістра послідовних наближень реверсивний лічильник.

8. 2. 5 Інтегруючі АЦП відносяться до повільнодіючих перетворювачів. Принцип їх дії заснований на перетворенні аналогової величини в часовий інтервал і формуванні числоімпульсного (одиничного) коду шляхом заповнення цього інтервалу імпульсами опорної частоти. Значення одиничного коду визначається співвідношенням:

8. 2. 6 АЦП подвійного інтегрування Принцип роботи АЦП подвійного інтегрування полягає в тому, що спочатку протягом деякого фіксованого часового інтервалу інтегрується аналогова перетворююча величина , а потім інтегрується еталонна (опорна) напруга протилежної полярності. Тимчасовий інтервал пропорційний перетворюючій величині.

ІС К 572 ПВ 2 (а) і вихідна напруга на виході генератора (б).

8. 2. 8 Багатоканальні АЦП • Багатоканальні АЦП широко використовуються для перетворення декількох однотипних аналогових величин. Такі АЦП включають в себе аналоговий комутатор і один з розглянутих вище АЦП. Багатоканальний АЦП

8. 3 Таймери Таймером називається пристрій, призначений для формування імпульсних сигналів з регульованою тривалістю і шпаруватістю. Таймери діляться на дві групи: однотактні і багатотактні. Однотактний таймери застосовуються для формування імпульсів тривалістю від 1 мкс. до години і більше. Багатотакктні таймери включають в себе однотактний таймер і лічильник і призначені для формування тимчасових інтервалів тривалістю в десятки годин.