3.2. Коды, применяемы в ацп.

В современных АЦП нашли применение следующие коды:

1) нормальный двоичный код на все сочетания

2) двоично-десятичный код

3) код Грея.

В табл.1 приведены 16 кодовых комбинаций нормального двоичного кода для n=4. Недостатки этого кода при применении в некоторых типах АЦП будут рассмотрены ниже.

Таблица 1.

№	Кодовая комбинация
0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	0111
8	1000
9	1001
10	1010
11	1011
12	1100
13	1101
14	1110
15	1111

Двоично-десятичный код. Каждая цифра десятичного числа записывается в виде кодовой комбинации 4-разраядного двоичного кода. Так как четырехразрядный код имеет 16 комбинаций, а для записи цифр от 0 до 9 достаточно 10 комбинаций, то возможны разные двоично-десятичные коды. Чаще всего каждая цифра записывается двоичным числом с естественными весами. Веса обычно указывают в названии кода (чтобы отличить от других кодов). Например, число 864 в десятичной системе счисления, записанное в двоично-десятичном коде «8-4-2-1», имеет вид: 1000 0110 0100.

Код Грея («рефлексивный», или «отраженный», код).

Правило построения (табл.2): записывают младшие разряды для первых двух комбинаций, мысленно ставят под ними отражающую поверхность и «отражают» их. Над «зеркалом» во 2-м разряде пишут 0, а под «зеркалом» - 1. Затем вновь ставят отражающую поверхность и осуществляют отражение и вновь приписывают 0 над «зеркалом», 1 – внизу и т.д. Видно, что вес разряда не имеет постоянного значения (не так, как в позиционных системах с естественными весами).

Недостатком кода является сложность преобразования в десятичный эквивалент, обычно осуществляемого с промежуточным преобразованием в двоичный код.

Правило перевода числа из кода Грея в нормальный двоичный состоит в следующем.

Первая единица со стороны старших разрядов остается без изменения, а последующие цифры остаются без изменения лишь в том случае, если им предшествует (в коде Грея) четное число единиц; если же число предшествующих единиц нечетное, то символ инвертируется. Пример: десятичное число «9»; код Грея 1101; норм. Дв. Код: 1001.

Правило перевода числа из нормального двоичного кода в код Грея: символ при переходе сохраняет значение, если в соседнем (более старшем) разряде двоичного числа стоит 0 (поэтому цифра старшего разряда всегда сохраняется, так как левее ее подразумевается 0); если же в соседнем (более старшем) разряде 1, то символ инвертируется. Необходимость в коде Грея возникла в связи с тем, что устройства, преобразующие дискретные аналоговые величины в нормальный двоичный код, имеют значительные погрешности. Для иллюстрации этого утверждения рассмотрим конкретный пример четырехразрядного кодирующего диска с маской нормального двоичного кода. Маска представляет собой диск с концентрическими кольцами, поверхность которых разбита по определенному правилу на ряд участков, из которых не закрашенные участки соответствуют, скажем, двоичному символу «1», закрашенные – «0» (рис. 20, а). Каждое кольцо диска соответствует разряду двоичного числа: внутренне кольцо диска соответствует старшему разряду, наружное – младшему.

При построении маски исходят из записи комбинаций нормального двоичного кода. Из табл.1 видно, что в старшем разряде переход от нулей к единице происходит всего один раз: сначала следуют восемь нулей, затем – восемь единиц. По этому принципу и выполнено внутренне кольцо диска: половина его окружности закрашена, что соответствует нулям, а половина оставлена светлой – для формирования единиц.

В третьем разряде двоичного кода чередование 0 и 1 происходит в два раза чаше. Поэтому во втором кольце (считая от центра) имеются два закрашенных сектора для нулей и два светлых – для единиц. Аналогично, третье кольцо разделено на 8 частей, а четвертое (наружное) – на 16. Ясно, что для получения пятиразрядных чисел следовало бы добавить снаружи еще одно кольцо и разбить его на 32 части. Для иллюстрации на рис. 20,а показан оптический метод считывания: ИС - источники света, ФЭ – фотоэлементы. Угол поворота диска до положения, условно отмеченного штриховой линией А-А, фотоэлементы зафиксируют в виде цифрового эквивалента 0010. Возможность возникновения большой ошибки преобразования (так называемой «ошибки неоднозначности») наглядно видна в ситуации, отмеченной штриховой линией В-В. При этом перекос в положении ИС или ФЭ (либо исправление линии раздела закрашенного и светлого участков) в старшем разряде может привести к получению кодовой комбинации 1111 (двоичный эквивалент числа 15) вместо 0111 (двоичного эквивалента числа 7).

Рассмотрим диск с маской четырехразрядного кода Грея (рис. 20,б). Так как при переходе от одного числа к другому изменение происходит только в одном разряде (табл.2), то и в диске при переходе от одного числа к соседнему пересечение границ светлых и темных участков происходит только в одном разряде. Таким образом, единственная возможная ошибка обязательно приводит к соседней комбинации.

Кроме казанного преимущества в точности считывания диск с маской кода Грея позволяет увеличить разрешающую возможность преобразователя, так как длина светлых и темных участков в каждой дорожке маски Грея в два раза больше длины соответствующих участков в маске нормального двоичного кода.