Виділяють такі параметри ацп, що характеризують їхню динамічну точність.

Максимальна частота дискретизації – це максимальна частота, з якою здійснюється утворення вибіркових значень сигналу, при якій вибраний параметр АЦП не виходить за нормовані межі.

Характеризується даний параметр кількістю вибірок за секунду.

Нормованим параметром може бути, наприклад, монотонність характеристики перетворення або похибка лінійності.

Час перетворення (t_ПР) – це проміжок часу від початку перетворення до появи на виході АЦП сигналу «кінець перетворення», що відповідає наявності стабільного коду.

Для одних АЦП (послідовного наближення) час перетворення є змінною величиною, яка залежить від значення вхідного сигналу, для інших (паралельних), цей параметр практично незмінний.

Час вибірки (стробування) – проміжок часу, протягом якого відбувається утворення одного вибіркового значення.

При роботі без пристрою вибірки-зберігання час вибірки і час перетворення однакові.

Рисунок 4.44

Лекція №17

Випадкові похибки АЦП

В ідеалі, багаторазові вимірювання фіксованого постійного сигналу повинні дати один і той самий код на виході АЦП. Якщо подати на вхід АЦП постійний сигнал і записати велику кількість вибірок, то в результаті матимемо деякий розподіл кодів. Це пояснюється впливом шумів, завад на результат вимірювання.

Якщо «підігнати» розподіл Гауса до отриманої гістограми, стандартне відхилення буде наближено еквівалентним середньоквадратичному значенню вхідного шуму АЦП. На рис. 4.44 наведено гістограму результатів 5000 перетворень постійного вхідного сигналу, що виконані 16-ти розрядним АЦП.

Як видно з гістограми, всі результати перетворення розподілені на шість кодів. Середньоквадратичне значення шуму і характеризує випадкову похибку.

Алгоритм взаємодії АЦП і числового перетворювача

Умовне графічне позначення аналого-цифрового перетворювача наведено на рис. 4.45, а часові діаграми сигналів Зп і Кп – на рис. 4.46.

Вимірювана аналогова напруга U_X подається на аналоговий вхід U_In. За сигналом Зп відбувається запуск аналого-цифрового перетворення. Після його завершення на виході Кп з’являється одиничний рівень сигналу «кінець перетворення КП», а на цифрових виходах N₇, N₆, … N₀ – формується двійковий код, який можна передавати в пам’ять мікропроцесора (числового перетворювача).

Рисунок 4.45

Аналіз наведених часових діаграм роботи показує, що швидкодія вимірювального каналу має такі складові

,

де – час перетворення аналогової величини в двійковий код;

–час, який необхідно витратити на роботу програмного драйвера.

Значення визначається швидкодією елементної бази, на якій реалізовано АЦП. Тому для підвищення швидкодії процесу вимірювання необхідно зменшувати. Оскільки час вимірюванняє періодом T_ЗП частоти сигналів запуску АЦП, то

.

Рисунок 4.46

Якщо реалізувати інтерфейс обміну вимірювальною інформацією між цифровими виходами АЦП і ОЗП мікропроцесора в програмному режимі роботи, то узагальнений алгоритм роботи програмного драйвера матиме вигляд, як показано на рис. 4.47.

Такий підхід до організації взаємодії апаратно-програмних засобів характеризується простотою апаратної реалізації, але має невисоку швидкодію. Більш швидкодіючим є режим переривання. Найвищу швидкодію обміну вимірювальною інформацією між АЦП і МП має режим прямого доступу до пам’яті мікропроцесора.

Рисунок 4.47