МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра биотехнических систем
отчет
по индивидуальному домашнему заданию
по дисциплине «Медицинские микропроцессорные системы»
Тема: интерфейсы передачи данных
Студенты гр. 2503 |
|
Ковалёва Д.Д. |
|
|
Малышев К.А. |
|
|
Новикова С.Л. |
Преподаватель |
|
Алексеев Б.Э. |
Санкт-Петербург
2025
Теоретическая справка Виды ацп и их преимущества и недостатки, расположение их по разрядности и быстродействию.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой. АЦП нашел свое место в тестовом и измерительном оборудовании, где он преобразовывает входное напряжение в двоичный код, который обрабатывается на микропроцессоре. В основном АЦП характеризуется: числом разрядов, временем преобразования, частотой дискретизации и тд.
По характеристикам АЦП делят на 5 основных типов: конвейерный, параллельный, сдвоенный, дельта-сигма(ΔΣ), последовательного приближения.
Дельта-сигма АЦП. Преобразование основано на передискретизации сигнала с высокой частотой и цифровой фильтрации. Использует модулятор и цифровой фильтр для уменьшения шума. Обладает высокой динамической производительностью и защитой от искажений, нашел применение в системах сбора информации, точном измерительном оборудовании и аудио-приборах.
АЦП последовательного приближения (SAR – Successive Approximation Register). Алгоритм поочерёдно определяет каждый бит, начиная со старшего. Используется ЦАП и компаратор, по типу двоичного поиска. Каждому биту соответствует один такт. Обладает хорошим соотношение скорости и разрешения, но в отличие от предыдущего, не имеет никакой внутренней защиты от искажений, применяется в основном в системах измерения и сбора информации.
Сдвоенный тип (двойного интегрирования). Измерение производится по времени зарядки и разрядки интегратора. Сначала накапливается напряжение от входного сигнала, затем сравнивается с эталонным. Имеет низкую скорость, что сказывается на его цене, поэтому основная область его применения - тестовое и измерительное оборудование.
Конвейерный тип (Pipeline). Процесс преобразования разбит на несколько этапов (стадий). Каждая стадия обрабатывает часть разрядов и передаёт результат дальше по конвейеру. Обработка происходит одновременно на всех стадиях. Хоть и очень быстрый, но имеет низкое битовое разрешение, используется в измерительном оборудовании, радиолокации, системах воспроизведения изображений, сетевом оборудовании.
Параллельный (Flash) АЦП. Входной сигнал одновременно сравнивается с набором опорных напряжений с помощью массива компараторов. Каждому значению соответствует свой компаратор. Результат формируется за один такт. Имеет очень высокую скорость, за счет чего нашел применение в сверхвысокочастотных измерениях, оптоволоконных устройствах, радиолокации.
Рейтинг по разрядности (от самой высокой):
Дельта-Сигма (ΔΣ) – до 24 бит
Сдвоенный – 16–20 бит
SAR – 8–16 бит
Конвейерный – 8–14 бит
Параллельный (Flash) – до 8 бит
Рейтинг по быстродействию (от самого быстрого):
Параллельный (Flash)
Конвейерный
SAR
Дельта-Сигма (ΔΣ)
Сдвоенный
Тип АЦП |
Преимущества |
Недостатки |
Параллельный (Flash) |
• Самый быстрый • Мгновенный отклик |
• До 8 бит • Очень много компонентов |
SAR |
• Хорошая точность • Энергоэффективный |
• Медленнее, чем Flash • Поэтапный вывод |
Дельта-Сигма (ΔΣ) |
• Очень высокая точность • Подавляет шум |
• Медленный • Задержка сигнала |
Сдвоенный |
• Отличен для точных измерений • Устойчив к шуму |
• Очень медленный • Только для стабильных сигналов |
Конвейерный (Pipeline) |
• Высокая скорость • Подходит для видео/аудио |
• Сложная схема • Задержка на выходе |