Для экзамена / шпоры 1 параг

1.1 Назначение, классификация преобразователей. Методы преобразования.

Применение

-вычислительных и логических операций;

-программного управления;

-управления различными процессами и системами (объектами).

Аналоговый сигнал (Непрерывный) - если множество значений, которые принимает параметр, образуют непрерывную последовательность.

Для преобразования информации из аналоговой формы в цифровую применяется АЦП Для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в

аналоговый сигнал (ток, напряжение, заряд) для воздействия на объект применяется ЦАП.

П1первого типа (АЦП) П2 – второго типа (ЦАП)

Классификация преобразователей

Методы преобразования АЦП АЦП – это измерительное устройство где на входе

аналоговый сигнал а на выходе цифровой.

Все измерительные приборы применяют 3 метода измерения

-метод последовательного счета;

-метод считывания;

-метод сравнения и вычитания;

1.При методе последовательного счета измеряемая аналоговая величина разбивается на ряд равных составных частей приращений. Каждому приращению ставится соответствие единица младшего разряда (ЕМР) цифрового кода. В результате подсчета этих приращений (с помощью счётчика) получают код – эквивалент исходной аналоговой величины

2.при методе считывания сразу определяется цифровой код

– эквивалент аналоговой величины.

3.При использовании метода сравнения и вычитания производится последовательное сравнение аналоговой величины с набором ее эталонных значений. При этом сравнение начинается с максимальной эталонной величины. После каждого сравнения формируется значение данного разряда разность между измеряемой величиной и использованным эталоном поступает для сравнения со следующим эталоном.

Приборы ЦАП применяют следующие методы(здесь необходимо поставить единице цифрового кода аналоговый компонент и посл прослуш-я аналог. ком.)

- преобразователи с суммированием единичных приращений аналоговых величин - преобразователи с суммированием с учетом веса разрядов кода

1.2 Основные характеристики АЦП и ЦАП. Классификация ошибок.

Для АЦП:

А – аналог. сигнал N – цифровой код Для ЦАП:

N – код

n – разрядность

– аналогичн. направление Сущ. 3 типа пар-тров описания ПИ 1.Статические параметры 2.Динамические 3. Внешние рабочие условия 1. Точность

Статическая погрешность преобразователя по причинам ее появления образуется за счет совокупного действия 2-х видов погрешностей:

-погрешность инструментальная

-погрешность методическая

К инструментальной относится: а) погрешности смещения нуля

б) погрешность коэффициент преобразования в) интегральная нелинейность г) дифференциальная нелинейность

д) отклонение масштаба в конце шкалы

Основные виды отклонений реальных характеристик от идеальной.

1. Идеальная 2. Смещение нуля. 3. Отклонение коэффициента передачи.

4. Нелинейность. 5. Немонотонность.

Немонотонность – у немонотонной характеристики меняется знак первой производной.

Методическая погрешность – ошибка квантования и методы внутренней аппроксимации.

2. Динамические параметры - определяют динамическую точность преобразователя. Для АЦП:

1. Частота дискретизации – это частота, с которой следует информация.

2. Время преобразования – время от подачи команды до получения устойчивого кода на входе преобразователя

время в течение которого сохраняется неопределенность между значением кода (выбора) и моментов времени которым оно относится

Для ЦАП:

Момент подачи кода считается момент, когда логический уровень проходит 50%- е значение

??????

3. Внешние рабочие условия

-параметры вх/вых сигналов

-последовательные, параллельные, двоичные, десятичные и т.д., логические уровни кодов;

-управление и связь с внешним миром

(интерфейс);

-вх/вых сопротивление,

-внешние условия –

-технико-экономические параметры – стоимость, потребляемая мощность, вес, конструкция, габариты, надежность и т.д.

1.3. Дискретизация функций. Квантование во времени. Выбор интервалов квантования на основе теории аппроксимации.

Процесс преобразования непрерывной величины в дискретную заключается в представлении этой непрерывной величины последовательным во времени рядом ее мгновенных квантованных по уровню значений.

2 типа квантования:

1)квантование во времени;

2)квантование по уровню.

Квантование во времени

непрерывных сообщений - это процесс преобразования функции

координат (величин), по значениям которых может быть получена оценка

исходного непрерывного сообщения (рис.1.2,а).

Рис.1.2. Квантование во времени: а - формирование отсчетов; б - решетчатая функция Дискретизация во времени может

быть равномерной (принудительной), когда интервал дискретизации t D остается неизменным, и неравномерной, когда var = Dt и меняется в соответствии с каким-либо параметром сообщения. В настоящее время наиболее широкое применение нашла равномерная дискретизация. Таким образом, при равномерной дискретизации получается периодическая последовательность d-импульсов, веса которых равны мгновенным значениям сообщения в

моменты времени t k t D = , т.е. в моменты взятия отсчетов.

При решении задачи дискретизации непрерывных сообщений возникает ряд вопросов:

-что необходимо учитывать при выборе интервала дискретизации t D; -·какова точность замены непрерывного сообщения последовательностью его отсчетов, взятых в дискретные моменты времени;

-каков максимально допустимый интервал дискретизации t D, при котором еще принципиально возможно восстановление непрерывного сообщения по его отсчетам?

Получить ответ на эти и другие вопросы можно, если проблему дискретизации во времени рассматривать в неразрывной

связи с обратной проблемой восстановлением непрерывной функции времени по ее мгновенным значениям.

Очевидно, что чем меньшим количеством отсчетов заменяется сообщение длительностью нT , т.е. чем продолжительнее интервал дискретизации t D, тем сложнее выполнить восстановле-ние исходной функции, и наоборот. Иными словами, погрешность восстановления зависит от вида исходной функции, интервала квантования и алгоритма восстановления.

Таким образом, при реализации квантования во времени возникает задача выбора частоты квантования и метода

аппроксимации, с тем чтобы иметь возможность восстановить затем исходную непрерывную функцию ) (t x с заданной точностью 0ε ( t x – оценка исходной функции).

1.В первом случае (низкочастотный спектр) задача решается на основе теории аппроксимации (приближения) функций степенными полиномами. При этом построение аппроксимирующей, т.е. приближающей функции, можно

1.4. Дискретизация функций. Квантование во времени. Выбор интервалов квантования на основе теоремы Котельникова.

Процесс преобразования непрерывной величины в дискретную заключается в представлении непрерывной величины последовательным во времени рядом ее мгновенных квантованных по уровню значений. При этом преобразовании обычно имеет место два вида квантования:

1)квантование во времени;

2)квантование по уровню. Квантование во времени непрерывных сообщений - это процесс преобразования функции

оцениваемую совокупностью координат (величин), по значениям которых может быть получена оценка

исходного непрерывного сообщения (рис.1.2,а).

Рис.1.2. Квантование во времени: а -

наперед заданной точностью последовательности чисел, следующих через равные интервалы вр. Опред-ые

,

проводить различными способами: интерполированием, среднестепенным или равномерным приближением и т.д. Для информационно-измерительных систем, к которым относятся системы сбора данных, нашло в основном применение интерполирования нулевого и первого порядка, т.е. ступенчатой и линейной аппроксимирующей функций.

2.1. Классификация ЦАП и их основные характеристики.

2.2.ЦАП на весовых сопротивлениях.