Аналого-цифровые и цифроаналоговыепреобразователи информации.

Учебные вопросы:

1. Принцип аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования.

2. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) информации.

3. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) информации.

Литература:

1. Цифровая и вычислительная техника. Под ред. Э.В. Евреинова.

Радио и связь. 1991г. стр. 173-180

1-й учебный вопрос:

Принцип аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования

Речь, телефонные сообщения, музыка, видео информация, показания аналоговых измерительных приборов представлены в цифровых устройствах в цифровом коде.

Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую выполняется в устройстве, называемом аналого-цифровым преобразователем (АЦП).В АЦП можно выделить следующие процессы:

• дискретизацию;

• квантование;

• кодирование.

Рассмотрим сущность этих процессов.

Дискретизация непрерывных сигналов

Процесс дискретизации заключается в том, что из непрерывного во времени сигнала U(t) –аналогового сигнала выбираются отдельные его значения, соответствующие моментам времени, которые следуют через определенный период Т_{дискретиз.} Дискретные значения в тактовые моменты времени следует отсчитывать с таким Т_{дискретиз.}, чтобы по ним можно было бы восстановить сигнал в аналоговой форме с требуемой точностью.

T_{дискр≤} ,

где F_max – максимальная частота преобразуемого аналогового сигнала.

ПримерыT_дискр для аналогового сигнала при передаче телефонных и телевизионных сообщений.

Квантование и кодировани.

Сущность этих операций заключается в следующем. Создается сетка так называемых уровней квантования, сдвинуты друг относительно друга на величину , называемую шагом квантования. Каждому шагу квантования можно приписать порядковый номер (0, 1, 2, 3 и т.д.). Полученные в результате дискретизации значения исходного аналогового напряжения U(t).

Заменяются ближайшими к ним уровнями квантования.

Описанный процесс носит название операции квантования. Смысл этого процесса состоит в округлении значений аналогового напряжения, выбранных в тактовые моменты времени. Как и всякое округление, процесс квантования приводит к погрешности (ошибкам квантования), создавая так называемый шум квантования.

Следующая операция, выполняемая при аналого-цифровом преобразовании сигналов, - кодирование. Округленные мгновенные значения сигналов в тактовые моменты времени представляются числами-номерами соответствующих уровней квантования.

Рассмотрим эти процессы на временных диаграммах:

2-й учебный вопрос:

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) информации

Назначение: Для преобразования цифрового двоичного кода в выходное напряжение ,U(t) пропорциональное весовым двоичной коэффициентам разрядов двоичной системы счисления (….8,4,2,1).

Рассмотрим схему ЦАП, которая представляет взвешенную резисторную матрицу.

В рассмотренной схеме сумма токов _, протекающих через резистор R₀ , пропорциональна весовым коэффициентам двоичных разрядов.

Например:

			20
1D	0	0	1	- U1
	22				U2= 4U1
4D	1	0	0	- U2

3-й учебный вопрос: