Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)
Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратно применяется в измерительной технике (осциллографы, вольтметры, генераторы, в бытовой технике, TV, компьютерная техника, телефония мед. техника).
ЦАП являются элементами аналогово-цифрового преобразователя.
В ЦАП входным сигналом является цифровой код в различных системах исчисления. Выходным является соответствующее значение аналоговой величины в виде например постоянного тока на некотором временном интервале. Комплексно связь между входной цифровой величиной N(ti) и её аналога А(ti) характеризует алгоритм преобразования.
Аналоговая величина определяется:
ΔA – аналоговый эквивалент единицы младшего разряда кода;
δА – погрешность преобразования.
Процесс цифро-аналогового преобразования состоит в суммировании эталонных значений напряжения, соответствующих разрядам входного кода.
Слагаемые берутся для разрядов, имеем единичное значение.
Выходное напряжение определяется:
Uэ – эталонное напряжение;
В1, В2, …,Вn – коэффициент двоичных разрядов, принимающих нулевое или единичное значение.
Разряд - это структурный элемент представления чисел в позиционных системах счисления. Разряд является рабочим местом цифры в числе.
Пример ЦАП:
Рис.42
На вход ЦАП подается двоичный код: 01001. при этом срабатывает соответствующий электронный ключ, который соответствует данному коду. При этом цепочка замыкается. Эталонное напряжение проходит через соответствующие резисторы. Происходит его падение до некой величины и на выходе устанавливается U вых, соответствующее двоичному коду.
|
|
|
ЭК – блок электронных ключей.
Источники питания для ЦАП является источник эталонного напряжения.
Погрешность ЦАП зависит от погрешности эталонного напряжения и от устойчивости характеристик эталонной матрицы. Чем больше элементов резистивной матрицы, тем большая точность преобразования.
Аналого - цифровой преобразователь АЦП
Устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Комплексная связь между аналоговой величиной A(ti) и соответствующей цифровой N(ti) и определяется алгоритмом:
ΔА – шаг квантования; δN(ti) – погрешность преобразования на i-том шаге.
Схемное решение и состав АЦП определяется методом преобразования.
Наибольшее распространение получили три схемы:
1. последовательного счета;
2. поразрядного кодирования;
3. параллельного кодирования.
|
|
|
Метод последовательного счета
Метод последовательного счета основан на уравновешивании входных величин суммой одинаковых и минимальных по величине эталонов.
Преобразователи, реализующие этот метод имеют несколько разновидностей преобразования аналогового сигнала в цифровой код:
Схема последовательного счета с обратной связью.
Рис.43
С началом работы преобразователя на вход счетчика СТ поступают импульсы тактовой частоты fт (частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы) от генератора G, благодаря чему растет код на входе ЦАПа, в результате повышается напряжение UЦАП на входе. Это напряжение поступает на схему сравнения СС, которая представляет собой компаратор и сравнивается сигнал с ЦАПа со входным напряжением.
| Компаратор(аналоговых сигналов) (англ. comparator — сравнивающее устройство) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала. И на выходе выдает логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе. |  
|
При равенстве UЦАПа=Uвх компаратор срабатывает, и работа счетчика прекращается. На выходе счетчика устанавливается код, являющийся цифровым эквивалентом входного сигнала.
|
|
|
При неравенстве начинается переходный процесс пока Uвх не будет равно UЦАП. Таким образом, АЦП следит за входным сигналом и отслеживает его. Погрешность в этой схеме зависит от погрешности ЦАП, от ошибки компаратора при сравнение Uвх и UЦАП.
Недостатки: малое быстродействие.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 412; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!