4. Основные характеристики

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Очевидно, разрешающая способность равна приращению входной величины, соответствующему изменению входного кода на единицу младшего разряда, т.е. шагу квантования по уровню

.

(4.1)

Быстродействие преобразователя определяется числом преобразований в единицу времени. Быстродействие преобразователя определяет полосу частот сигнала, пропускаемых преобразователем без существенных искажений.

Точность преобразования складывается из ошибок квантования по уровню и инструментальной ошибки.

Инструментальная ошибка зависит от характеристик резисторного делителя на матрице R-2R, ключей, схемы сравнения и источника напряжения питания Е. Для резисторного делителя важно постоянство заданного отношения сопротивлений резисторов, которое обеспечивается проще, если все резисторы изготавливаются одновременно по единой технологии. Поэтому резистивные делители для преобразователей выпускаются в виде отдельных функционально и конструктивно законченных узлов.

Параметрами ключа, влияющими на точность и скорость преобразования, являются остаточное (ненулевое) напряжение на замкнутом ключе, остаточный ток и время переключения. При увеличении сопротивлений матрицы R-2R влияние остаточного напряжения уменьшается, но увеличиваются переходные процессы и сильнее оказывается остаточный ток разомкнутого ключа. Ключи могут выполняться на диодах, биполярных и полевых, на МОП-транзисторах.

Схемы сравнения в интегральном исполнении строятся обычно на основе усилителей постоянного тока. Влияние схемы сравнения на инструментальную погрешность зависит от её чувствительности, которая определяется ошибками за счет дрейфа и шумов усилителей.

Ошибка квантования по уровню при равномерно распределена в интервале , где – эффективное значение кодируемого сигнала. Тогда среднеквадратическая ошибка квантования равна

,

(4.2)

а максимальная ошибка . Эффективная относительная ошибка преобразования

.

(4.3)

5. Преобразователь временного интервала в двоичный код (кодирующее устройство последовательного счета)

5.1. Принцип действия преобразователя

Исследуемый преобразователь представляет собой устройство счетно-импульсного типа, осуществляющее циклическое преобразование напряжения в код с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал.

Действие кодирующего устройства основано на преобразовании мгновенных значений функции X(t) в число импульсов. Преобразование осуществляется в течение фиксированного цикла путем последовательного выполнения следующих операций:

1. дискретизации сигнала во времени и формирования отсчетов АИМ-2;

2. преобразования отсчетов в импульсы с ОШИМ;

3. квантования во времени путем наложения последовательности квантующих импульсов на ОШИМ сигнал;

4. кодового представления сигнала путем двоичного счета числа квантующих импульсов;

5. считывания состояний ячеек двоичного счетчика по окончании счета;

6. возвращения (сброса) счетчика в исходное состояние.

Структурная схема кодирующего устройства приведена на рис. 5.1.

Передаваемая аналоговая величина X(t) преобразуется в импульс с ОШИМ. Импульсы с генератора квантования поступают с периодом следования , где - шаг квантования; M – число уровней квантования; –пределы изменения импульса ОШИМ. Они заполняют временной интервал , преобразуя его в однозначный числовой код; триггерный счетчик преобразует однозначный код в n-значный двоичный.