Устройство выборки и хранения (увх)

Где ƒ_т — тактовые импульсы выборок. Буферы DА1 и DА2 имеют Rвх → ∞ и R_вых → 0. Ключ S1 переключается с такой частотой ƒ_т. Буфер DA1 благодаря малому Rвых позволяет конденсатору С1 зарядиться до мгновенного значения входного напряжения в каждом импульсе выборки (режим выборки). В интервале между импульсами выборок ключ S1 разомкнут и заряд удерживается на конденсаторе вследствие большого Rвх буфера DА2. (режим хранения) В течении времени хранения АЦП осуществляет преобразование выбранного мгновенного значения в код. Частота ƒ_т взятия выборок (отчётов) мгновенных значений должна удовлетворять неравенству: ƒ_т ≥ 2ƒmax, где ƒmax — наибольшая частота спектра аналогового сигнала Uвх. 

Цифро-аналоговые преобразователи (цап или dac)

ЦАП преобразует цифровые сигналы цифровых устройств в аналоговые сигналы. В общем случае микросхему ЦАП можно представить в виде блока, имеющего несколько цифровых входов и один аналоговый вход, а также аналоговый выход. 

На цифровые входы ЦАП подаётся n — разрядный код N, на аналоговый выход — опорное напряжение Uоп (другое распространенное обозначение — U_ref). Выходным сигналом является напряжение Uвых (другое обозначение — U_o) или ток Iвых (другое обозначение l_o). При этом выходной ток или выходное напряжение пропорционально входному коду и опорному напряжению. Для некоторых микросхем опорное напряжение должно иметь строго заданный уровень, для других допускается менять его значение в широких пределах, в том числе и изменять его полярность (положительную на отрицательную и наоборот). ЦАП с большим диапазоном изменения опорного напряжения называется умножающим ЦАП, так как его можно легко использовать для умножения входного кода и любое опорное напряжение.  Кроме информационных сигналов микросхемы ЦАП требуют также подключения одного или двух источников питания и общего провода.  В качестве примера рассмотрим схему реализации 4 — разрядного (n — 4) ЦАП. 

Транзисторные ключи S1...S4 управляются цифровым кодом X3X2X1X0. Резисторы R₀/8, R₀/4, R₀/2, R₀ высокоточные двоично взвешенные.  Преобразования цифрового кода в выходной аналоговый сигнал основано на представлении двоичного числа Х в виде суммы степеней числа 2: X=X3g2³+X2g2²+X1g2¹+X0g2⁰, где Х3, X2, X1, X0 могут принимать значения 0 или 1.(0 — при разомкнутом ключе, 1 — при замкнутом ключе). Выходное напряжение ЦАП будет связано со входным кодом Х и опорным напряжением U_оп формулой:  Знак минус получается из — за инверсии сигнала ОУ.  Таким образом, при входном коде 0000 выходное напряжение Uвых = 0, а при входном коде 1111 оно будет ровно Uвых = - К (X=1g2³+1g2²+1g2¹+1g2⁰) = - К • 15. Значение К выбирают таким, чтобы U_вых ≤ U_оп.  Сменяющиеся входные коды обусловливают сменяющееся напряжение на входе ЦАП: 

От единицы в первом разряде (Х_о = 1) на выходе появляются напряжения U_вых = ΔU (0001). При коде 1111 напряжение на выходе ЦАП равно:  U_вых = 1 (8 • ΔU) + 1(4 • ΔU) + 1(2 • ΔU) + 1 • ΔU = 15 • ΔU. Таким образом, выходной сигнал ЦАП состоит из ступенек, высота которых кратна U_вых/2ⁿ, а модуль U_вых пропорционален числу, двоичных код которого определяется состоянием ключей S1.... S4. Токи ключей суммируются в точке А, причём токи различных ключей различны (имеют разный вес: 2³, 2², 2¹, 2⁰,).