3 Основные параметры и классификация цап и ацп

Классификация ЦАП осуществляется по методам преобразования.

Различают два метода преобразования -

• метод суммирования единичной аналоговой величины (квантов);

• метод суммирования с учетом веса разрядов.

По схеме реализации ЦАП разделяются на: ЦАП с суммированием напряжений, ЦАП с суммированием токов, ЦАП умножающие.

Параметры ЦАП.

Параметры номинальной функции преобразования.

Номинальная функция преобразования имеет вид

или при двоичном кодировании.

Графически интерпретируется точками на прямой. Конечное значение выходного сигнала .

Параметрами этой функции являются коэффициент преобразования , вид кода входного сигнала и количество разрядов .

Коэффициент преобразования есть отношение приращения аналогового сигнала к приращению цифрового сигнала. Имеет размерность выходной величины и численно равен номинальной единице младшего разряда.

Входным кодом может быть натуральный двоичный код, двоично-десятичные коды.

Параметры статической точности.

Погрешность преобразования - отклонение реальной функции преобразования от номинальной.

Погрешность преобразования систематическая - усредненное во времени значение погрешности преобразования при неизменном значении управляющего кода.

Погрешность преобразования случайная - случайная составляющая (шум) выходного сигнала при неизменном значении входного кода.

Нелинейность преобразования - максимальное отклонение значений реальной функции преобразования от соответствующих точек на прямой, аппроксимирующей эту функцию.

Дифференциальная нелинейность преобразования - отклонение приращения выходного сигнала при переходе входного кода на смежное значение от значения единицы МЗР. Выражается в долях единицы МЗР.

Динамические параметры.

Время установления по току (напряжению) - интервал времени от момента заданного изменения кода на входе ЦАП до момента, при котором выходной аналоговый сигнал окончательно войдет в зону установившегося состояния, соответствующего 1/2 МЗР или другому оговоренному значению.

Выброс выходного сигнала - краткий всплеск в выходном сигнале при изменении входного кода.

Функция влияния - зависимость изменения параметров от влияющих факторов (температура, питающего напряжения и тд.).

Параметры сопряжения электрические.

Характеризуют все входы и выходы ЦАП с точки зрения сопряжения с внешними устройствами. Разделяются на параметры аналогового сопряжения и параметры цифрового сопряжения.

К первым относятся входные и выходные сопротивления, номинальные значения и допуски питающих напряжений, внешних опорных напряжений.

Ко вторым - номинальные значения и допуски напряжений лог. «0» и лог. «1», входные полные сопротивления (токи) со стороны цифровых входов.

Основные параметры и классификация ацп

Процесс аналого-цифрового преобразования состоит из многократного сравнения входного аналогового сигнала с набором эталонных сигналов.

Классификация АЦП

По алгоритму работы АЦП различают следующие основные типы .

1. АЦП, использующие метод последовательного счета. Входная аналоговая величина уравновешивается суммой одинаковых и минимальных эталонов, называемых квантами. Момент равенства и сумма эталонов определяются с помощью одного сравнивающего устройства. Результат преобразования характеризуется числом квантов, используемых при преобразовании.

2. АЦП, использующие метод поразрядного кодирования, при котором входная величина последовательно сравнивается с суммой эталонов, имеющих значение квантов, где . То есть два соседних эталона различаются в два раза. Сравнение начинается со старшего разряда. В зависимости от результата сравнения формируется цифра в старшем разряде выходного кода, после этого производится сравнение со следующим эталоном. После окончания преобразования входная величина будет уравновешена суммой тех эталонов, у которых в соответствующих разрядов записана «1». Сравнение производится с помощью одного сравнивающего устройства.

3. АЦП, использующие метод считывания, при котором используется набор из эталонов. Младший эталон равен одному кванту, следующий - двум и тд. Входная величина одновременно сравнивается со всеми эталонами, следовательно для реализации АЦП требуется сравнивающих устройств. Результат преобразования фиксируется по числу сравнивающих устройств, отметивших равенство или превышение входного сигнала. Результат преобразования представлен в виде унитарного разрядного кода, который необходимо преобразовать в натуральный двоичный код.

Все эти методы и производные от них объединяются в общий метод преобразования, называемый обобщенным методом шкал, так как процесс преобразования сводится к сравнению входной аналоговой величины с набором эталонов, который можно представить в виде некоторой шкалы.

По роду аналоговой величины - ток и напряжение, угловое и линейное перемещение, временной интервал, фаза и частота переменного тока.

Параметры АЦП.

Требования ТЗ на проектирование АЦП может достигать сотен. Однако, их можно сгруппировать в 4 основные группы

точностные;

временные;

надежностные;

обобщенные стоимостные.

Параметры номинальной функции преобразования.

Номинальная функция преобразования устанавливает зависимость между числовым значением выходного кода и входным сигналом. Включает в себя: код выходного сигнала, число разрядов кода; номинальная ступень квантования; диапазон изменения входного сигнала.

Обратная величина номинальной ступени преобразования - коэффициент преобразования.

Параметры точности.

Погрешность результата преобразования - разность приведенного ко входу результата преобразования и входной величины, вызвавшей появление результата.

Погрешность преобразования систематическая - отклонение среднего статистического значения подмножества входной величины, вызывающей появление заданного результата, от приведенного ко входу значения этого результата.

Погрешность преобразования случайная - составляющая суммарной погрешности, определяемая разбросом значений входной величины, вызывающей появление заданного результата преобразования.

Погрешность уровня квантования - разность действительного значения входного сигнала, при котором происходит изменение кода с на , и номинального значения .

Нелинейность преобразования - максимальное значение из всех систематических погрешностей во всем диапазоне квантованной шкалы.

Дифференциальная нелинейность преобразования - разность двух смежных реальных ступеней квантования, и .

Динамические параметры.

Время преобразования - интервал времени между сигналом «Запуск» и сигналом «Считывание», для которого нормируется статическая погрешность преобразования.

Предельная частота запуска.

Время задержки запуска. Минимально необходимое время переходного процесса во входных цепях.

Функция влияния - зависимость изменения параметров от влияющих факторов (температура, питающего напряжения и тд.).

Параметры сопряжения электрические. Характеризуют все входы и выходы АЦП с точки зрения сопряжения с внешними устройствами. Разделяются на параметры аналогового сопряжения и параметры цифрового сопряжения.