15. Методы преобразования аналоговых величин в код. Сравнительная оценка методов преобразования по быстродействию

При АЦП квантование по уровню происходит путем сравнения аналоговой (преобразуемой) величины с квантованной.

Методы преобразования аналоговых величин в код.

метод последовательного счета происходит последовательное во времени сравнение преобразуемой личины Х с известной квантованной величиной Хк, меняющейся равномерно ступенчато во времени с шагом. Величина Хk, увеличивается с шагом, равным кванту по уровню q, и равна значению кванта по уровню умноженного на текущее значение кода N. В процессе преобразования ведется подсчет числа ступеней Xк, с начала преобразования до момента времени t_и при котором Хk(t_и) > X. В процессе преобразования образуется единичный последовательный непозиционный код. Для этого метода время преобразования определяется соотношением t_пр= N, где N -значение кода.

метод последовательного приближения (поразрядного уравновешивания) происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины Х с известной квантованной величиной Хк, меняющейся во времени скачками по определенному правилу в соответствии с принятой СС. На первом такте определяется старший разряд кода, затем следующий за старшим и т.д. Время преобразования определяется числом разрядов выходного кода n и длительностью. такта : t_пр= n

метод считывания в момент времени ti, происходит одновременное сравнение измеряемой величины X с известными величинами Хk1 Хk2..., значения которых задают уровни квантования. Значение Х отождествляется со значением ближайшего уровня квантования, номер этого уровня определяет код результата преобразования.

16. Погрешность квантования циу. Характеристики погрешности квантования.

Статическая характеристика преобразования. Эта характеристика ЦИУ устанавливает связь между преобразуемой (входной) чиной Х и результатом преобразования, за который принимается значение Nq, где N-значение выходного кода; q – квант по уровню. Она получена при квантовании путем отождествления с ближайшим уровнем квантования. Изменения значений кода идеального ЦИУ со значений N-1 на N происходят при фиксированных значениях входной величины, равных (N-0,5)q. где N- целое число.

Идеальное ЦИУ имеет только погрешность квантования, являющуюся методической погрешностью. Характеристика реального ЦИУ отличается от идеальной. Причиной этого являются отличие рeальных уровней квантования от значений (N-0,5)q (идеального положения уровней квантования), неидеальность устройств, используемых при сравнении Х с уровнями квантования, действие помех. Указанные факторы приводят появлению инструментальных погрешностей ЦИУ.

Диапазон измерений, вид кода и число разрядов кода, значение единицы младшего разряда кода, разрешающая способность- это характеристики, которые относятся к метрологическим и используются для получения результата

Значение единицы младшего разряда кода АЦП - значение кванта по уровню q, которое может быть найдено при заданном диапазоне измерения и числе разрядов выходного кода n по формуле (Xmax-Xmin)/2"

Разрешающая способность-характеристика, равная минимальному изменению входной величины, которое можно обнаружить по изменению выходной величины ЦИУ

Статические погрешности ЦИУ-это погрешности ЦИУ в статическом режиме. Абсолютное значение статической погрешности ЦИУ может быть определено по формуле , где N- выходной код ЦИУ;q -квант по уровню; X- входная величина. Квантование по уровно в ЦИУ приводит к появлению погрешности квантования, которая является метолической погрешностью. Погрешность квантования при произвольном входном сигнале рассматривается как случайная величина. В качестве характеристик погрешности квантования используются предельные значения и (или) среднеквадратическое отклонение погрешности.

Для идеального ЦИУ квантование осуществляется путем отождествления с ближайшим или равным уровнем квантования, погрешность квантования имеет равномерную плотность распределения на интервале |-q/2; +q/2], среднеквадратическое отклонение погрешности равно q/(2/sqrt3). Предельные значения абсолютной погрешности квантования равны =-+q/2, относительной погрешности, % , приведенная погрешность квантования % при заданном числе разрядов АЦП n равна у=- +(100/2ⁿ⁺¹), а для ЦИП при числе разрядов m десятичного ЦОУ у= -+(100/2*10").

Погрешность квантования определяет потенциальную точность ЦИУ. Для реальных ЦИУ присуща также инструментальная погрешность, обусловленная отличием реальной характеристики преобразования от идеальной и обычно включающая в себя аддитивную и мультипликативную составляющие