30. Цап. Основные параметры и обозначение. Уго

ЦАП предназначены для автоматического преобразования (декодирования) входного цифрового кода в эквивалентное аналоговое значение физической величины (тока или напряжения).

Количественная связь для любого момента времени t_i определяется соотношением:

X (t_i) = N_ti ^. X X_i, где

X (t_i) - аналоговое значение

N_ti - цифровое значение (код)

X - шаг квантования по уровню (аналоговый эквивалент единицы младшего разряда цифрового кода)

X_i - погрешность преобразования.

К основным параметрам ЦАП относятся следующие величины:

- диапазон изменения входных и выходных значений (динамический диапазон), который определяется отношением максимального значения входной или выходной величины преобразователя к минимальному

.

При линейном преобразовании входные и выходные значения имеют одинаковый диапазон, который выражается, либо в децибелах, либо числом разрядов цифрового кода.

В случае, когда минимальное значение равно нулю, диапазон

где X и N - допустимые абсолютные погрешности преобразования.

- временные параметры определяют быстродействие ЦАП.

Используются три основных временных параметра:

- шаг (период) квантования t;

- время преобразования t_пр;

- длительность цикла преобразования t_ц.

Шаг квантования t - интервал времени между двумя последовательными преобразованиями.

Величина обратная t - = f_кв называется частотой квантования.

Время преобразования t_пр - интервал времени от момента изменения цифрового кода до момента установления выходного аналогового сигнала.

Длительность цикла преобразования t_ц - время между моментом подачи входного кода до момента снятия аналогового сигнала. t_ц  t_пр. Основное отличие t_ц - учет времени, требуемое на прохождение сигнала от источников и до потребителей. Используется в системах, имеющих встроенные ЦАП.

- Погрешность преобразования (статическая) характеризуется погрешностью (шумом) квантования и инструментальной погрешностью.

Погрешность квантования X(t_i) - N_ti X.

Инструментальная погрешность определяется нестабильностью источника опорного напряжения, технологическими разбросами параметров элементов. В основном инструментальная погрешность проявляется в смещении нуля (на входе "цифровой" ноль, а на выходе какой-то сигнал).

УГО:

31. Ацп. Характеристики, параметры. Уго

АЦП функционально законченное устройство преобразующее непрерывно изменяющееся во времени аналоговые величины в эквивалентный цифровой код. Результат преобразования N_ti = X(t_i)/ X N_ti

X - шаг квантования

N_ti - погрешность преобразования на данном шаге.

АЦП используются в различных цифровых измерительных системах, в системах ввода-вывода информации в ЭВМ.

Основные параметры АЦП имеют тот же смысл, что параметры ЦАП.

Рассмотрим специфические параметры АЦП.

Процесс преобразования в АЦП происходит в два этапа:

- квантование;

- кодирование.

Процесс квантования характеризуют характеристикой преобразования. Для идеального случая и нормированного сигнала она имеет вид:

Процесс квантования приводит к возникновению ошибки квантования, максимальное значение которой 1/2 единицы младшего разряда (X). Инструментальная погрешность приводит к тому, что в реальных АЦП характеристика преобразования видоизменяется (смещение нуля; нестабильность коэффициента передачи вызывает постоянное относительное отклонение выходного значения от истинного и т.п.).

При преобразовании сигналов изменяющихся во времени возникают динамические погрешности, которые характеризуются частотой дискретизации (квантования), временем преобразования, напряжением, апертурной погрешностью, которая характеризуется несоответствием входного сигнала преобразованному цифровому коду.

Несоответствие возникает, если входной сигнал в течение времени преобразования изменяется более чем на единицу младшего разряда.

Время между моментом фиксации мгновенного значения входного сигнала и моментом получения его цифрового кода называется апертурным временем.

Для уменьшения апертурной погрешности АЦП обычно используют устройства выборки и хранения (УВХ), которое включается между АЦП и источником аналогового сигнала. Основное назначение УВХ - фиксация мгновенного значения аналогового сигнала X(t) на время, необходимое для последующего преобразования в АЦП.

УВХ работает в двух режимах: сложение и хранение.

Т.к. во время хранения входной сигнал практически не изменяется, то апертурная погрешность АЦП значительно снижается.