Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

238

10. Сопряжение цифровых и аналоговых устройств.

10.1 Назначение, классификация и основные характеристики устройств сопряжения.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)-устройство, предназначенное для преобразования непрерывно изменяющейся во времени аналоговой физической величены в эквивалентные ей значения числовых кодов.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)-устройство предназначенное для преобразования входной величены, представленной последовательностью числовых кодов, в эквивалентные или значения заданной физической величины.

Все АЦП делятся на устройства:

- последовательного счета;

- поразрадного кодирования;

- метода считывания.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу по­следовательного счета, осуществляют уравновешивание входной аналоговой величины суммой одинаковых эталонов. Момент равен­ства этих величин фиксируется сравнивающий устройством. На выходе, таких АЦП формируется последовательный единичный код. Далее этот код может быть преобразован к любому требуемому виду.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу по­разрядного кодирования, используют несколько эталонов. Причем их число равно числу разрядов, а значения пропорциональны ве­совым коэффициентам выходного позиционного кода. Каждый эта­лон сравнивается с входной величиной устройством сравнения. Процесс сравнения начинается с эталона, имеющего максималь­ное значение. В зависимости от результата этого сравнения фор­мируется цифра старшего разряда выходного кода. Если эталон больше входной величины, то в старшем разряде, формируется ну­левое значение и производится сравнение входной величины с наибольшим из оставшихся эталонов. Если максимальный эталон оказался меньше входной величины, то в старшем разряде выход­ного кода формируется сигнал лог. 1 и дальнейшему сравнению подлежит сигнал разности входной величины и максимального эталона. Аналогичные действия выполняются для всех используе­мых эталонов.

Аналого-цифровые преобразователи, работающие по методу считывания, используют N эталонов (N — число уровней кванто­вания). При этом младший эталон равен h (шагу квантования), следующий 2h и т. д. Входная величина сравнивается с каждым эталоном своим устройством сравнения, в результате чего на выходе устройства формируется параллельный единичный код, в котором число единиц соответствует числу эталонов, выходной сигнал которых меньше входного.

Рассмотрим основные электрические характеристики ЦАП и АЦП. Они подразделяются на статические, которые задают конеч­ную точность преобразования, и динамические, характеризующие быстродействие данного класса устройств. Статические характе­ристики преобразователей определяются видом характеристики преобразования, которая устанавливает соответствие между зна­чениями аналоговой величины и цифрового кода. К ним относятся:

Число разрядов (b) — число разрядов кода, отображающего исходную аналоговую величину, которое может формироваться на выходе АЦП или подаваться на вход ЦАП. При использовании двоичного кода под b понимают двоичный логарифм от макси­мального числа кодовых комбинаций (уровней квантования) на выходе АЦП или входе ЦАП.

Абсолютная разрешающая способность — средние значения ми­нимального изменения сигнала на выходе ЦАП (α), или минималь­ного изменения входного сигнала АЦП (т), обусловленные увели­чением или уменьшением его кода на единицу.

Значение абсолютной разрешающей способности является ме­рой измерения всех основных статических характеристик данного класса устройств и часто обозначается как ЕМР (единица млад­шего разряда), или просто МР (младший разряд).

Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы (δF_s)—отклонение реальных максимальных значений входного для АЦП (U_IRN) и выходного для ЦАП (U_ORN) анало­говых сигналов от значений, соответствующих конечной точке идеальной характеристики преобразования (U_IRNmax и U_ORNmax) (рис. 1). Применительно к АЦП наличие δF_s означает, что мак­симальный выходной код будет сформирован на выходе устрой­ства при входном сигнале Uвх = U_IRNmax -δF_s. По аналогии для ЦАП можно сказать, что при подаче на вход максимального кода его выходное напряжение будет отличаться от U_ORNmax на вели­чину δF_s. Обычно δF_s, измеряется в ЕМР. В технической литера­туре δF_s иногда называют мультипликативной погрешностью.

Напряжение смещения нуля U₀ — для АЦП это напряжение (U_вх0), которое необходимо приложить к его входу для получения нулевого выходного кода. Для ЦАП — это напряжение, присут­ствующее на его выходе (U_вых0) при подаче на вход, нулевого кода. Величина U₀ обычно выражается в ЕМР.

Рис. 10.1. Идеальная (1) и вариант реальной (2) характеристики преобразования АЦП

Рис.10. 2. Идеальная (1) и вариант реальной (2) характеристики передачи ЦАП

Нелинейность (δL) — отклонение действительной характеристи­ки преобразования от оговоренной линейной, т. е. это разность реального напряжения, соответствующего выбранному значению кода и напряжения, которое должно соответствовать этому коду в случае идеальной характеристики преобразования устройства (рис. 1). Для ЦАП это напряжение измеряется относительно центров ступеней указанных характеристик (рис. 2). В качестве оговоренной линейной характеристики используют либо прямую, проведенную через точки 0 U_max, либо прямую, обеспечивающую минимазацию δL, например, среднеквадратнческое отклонение всех точек которой от реальной характеристики минимально. Вели­чину δL измеряют в ЕМР (δL = δ’L/h) или процентах (δL = 100 δ’L /U_max), где δ’L — абсолютное значение нелинейности. В справочной литературе обычно задается максимально возможная величина δL.

Дифференциальная нелинейность (δL_д). Это отклонение дей­ствительного шага квантования δ'L_д от его среднего значе­ния (h) (рис. 2). Величина δL_д измеряется либо в ЕМР [δL_д = (δ'L_д—h)/h], либо в процентах δL_д = (δ'L_д —h) *100/ U_max.

Величина дифференциальной нелинейности однозначно связана с понятием монотонности характеристик ЦАП и АЦП. Если | δL_д | > 1ЕМР, то приращение выходного сигнала в данной точке характеристики может быть как положительным, так и отрица­тельным (рис. 2). В последнем случае характеристика преобра­зования перестает быть монотонной.

ЦАП первого класса используют при работе единственный эталон, число повторений (суммированный, который определяется значением входного единичного кода). Этот код подается на вход ЦАП в последовательной форме.

ЦАП второго класса имеют число эталонов, равное разрядности входного кода. Причем значения этих эталонов пропорциональны величинам весовых коэффициентов используемого кода.

С позиции используемого метода преобразования все ЦАП делятся на :

Устройства, реализующие метод последовательного счета,

устройства, реализующие метод поразрядного кодирования,

устройства, реализующие метод считывания.

Рис.10.3

10.2 Цифроаналоговые преобразователи с суммированием токов.

Рис.10.4

Если все переключатели ABCD замкнуты на общий привод (┴), то входное напряжение равно нулю (0) и выходные равны нулю (0).

Uвых=KuE; Ku=Roc/Rвх; , x – входной цифровой код (ABCD).

ЦАП с матрицей R-2R

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций