10. Шифраторы, условные графические обозначения и применения.

Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления. Шифратор иногда называют «кодером» (от англ. coder) и используют, например, для перевода десятичных чисел,набранных на клавиатуре кнопочного пульта управления, в двоичные числа. Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным, если не все, то неполным. Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением n=2^m, где n — число входов, m — число выходов. Наибольшее применение он находит в устройствах ввода информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел в двоичную систему счисления.

В телемеханике широко применяются шифраторы, преобразующие код CN1 в двоичный, троичный ... десятичный, в код на одно сочетание Cnm (с произвольными n и m) и другие, а также дешифраторы, осуществляющие обратные преобразования.Шифраторы используются гораздо реже, чем дешифраторы.

11. Ацп работающий на основе кодирования по разрядности.

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC). Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

Характеристики:

диапазон входных значений (Вольты), разрядность, (уровни квантования), двоичный или троичный, частота дискретизации(Герцы), линейный, или нелинейный.

Аналого-цифровые преобразователи поразрядного кодирования

В АЦП поразрядного кодирования на основе элементарного кванта преобразования Uэ формируется "n" эталонов, пропорциональных весам разрядов кода

( Un-1=Uэ*2n-1,Un-2=Uэ*2n-2, ... U2=Uэ*22, U1=Uэ*21, U0=Uэ*20 ).

К - компаратор

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

ГТИ - генератор тактовых импульсов

СхУ - схема управления

Ux - преобразуемое напряжение

U0 - эталонное напряжение (квант)

Un - сумма Dx эталонов (=Dx*U0) (выход ЦАП на n-ном такте преобразования)

Dx - выходной код

Р аботу схемы рассмотрим на следующем примере:

РИ - распределитель импульсов. (последовательно формирует импульсы на выходах 1, 2, ..., n+1 по мере поступления импульсов от ГТИ)

На первом такте РИ формирует единицу на 1-м выходе, в результате триггер Tn-1 устанавливается в единицу и подключает в ЦАП старший эталон, пропорциональный весу 2n-1. Компаратор сравнивает Ux и Uэт. Если Ux<Uэт, то выход компаратора устанавливается в "1" и открывает вентиль &n-1, тогда следующий импульс с РИ пройдет на вход "reset" триггера Tn-1, триггер сбросится и эталон отключится. Если Ux>=Uэт, то выход компаратора устанавливается в "0", закрывает вентиль &n-1 и триггер Tn-1 (а следовательно и подключенный эталон) остается включенным до конца преобразования.

i-й импульс устанавливает триггер Tn-i, в результате подключается эталон, пропорциональный весу 2n-i. Этот эталон суммируется с уже подключенными эталонами, Ux сравнивается с новым Uэт и так далее, до прихода последнего импульса, который рассматривается как конец преобразования (КП), по этому состоянию считывается состояние всех триггеров, которое и определяет результирующий код, причем выход Tn-1 считается старшим разрядом, а Т0 – младшим разрядом. Время преобразования у таких АЦП не зависит от Ux, а зависит только от разрядности результирующего кода (преобразование выполняется за n+1 тактов, где n - разрядность результирующего кода).

АЦП встроены в большую часть современной звукозаписывающей аппаратуры, поскольку обработка звука делается, как правило, на компьютерах; даже при использовании аналоговой записи АЦП необходим для перевода сигнала в PCM-поток, который будет записан на компакт-диск.

Современные АЦП, используемые в звукозаписи, могут работать на частотах дискретизации до 192 кГц. Многие люди, занятые в этой области, считают, что данный показатель избыточен и используется из чисто маркетинговых соображений (об этом свидетельствует теорема Котельникова — Шеннона). Можно сказать, что звуковой аналоговый сигнал не содержит столько информации, сколько может быть сохранено в цифровом сигнале при такой высокой частоте дискретизации, и зачастую для Hi-Fi-аудиотехники используется частота дискретизации 44,1 кГц (стандартная для компакт-дисков) или 48 кГц (типична для представления звука в компьютерах). Однако широкая полоса упрощает и удешевляет реализацию антиалиасинговых фильтров, позволяя делать их с меньшим числом звеньев или с меньшей крутизной в полосе заграждения, что положительно сказывается на фазовой характеристике фильтра в полосе пропускания.