Вопрос №5. Цап с резистивной матрицей постоянного импеданса (типа r - 2r )
При реализации ЦАП наибольшие трудности представляет изготовление высокоточных резисторов, сильно различающихся по величине. Поэтому задание весовых коэффициентов ступеней часто осуществляют посредством последовательного деления напряжения с помощью резистивной матрицы.
Функциональная схема ЦАП с матрицей типа R - 2R приведена на рис.1.5.
Рис.1.5
Основной элемент такой матрицы (рис. 1.6) представляет собой делитель напряжения, который должен удовлетворять условию: если он нагружен на сопротивление Rp , то сопротивление на входе Re также должно принимать значение Rp .
Коэффициент ослабления цепи α = U2/U1при этой нагрузке должен иметь заданное значение.
Рис.1.6.
При выполнении сформулированных выше двух условий
Проводя простейшие преобразования, получим следующие выражения для
сопротивлений:
В случае двоичного кодирования α = 0.5 . Если положить RP = 2R , то
R l = 2R и R p = 2R
Указанные номиналы резисторов матрицы приведены на рис.1.5.
Источник опорного напряжения нагружен на постоянное сопротивление
Re = 2R||2R =R
Выходное напряжение суммирующего усилителя (рис.1.5) определяется выражением
Вопрос №6. Общие характеристики ацп (л1: р.2.3), термины и определения (л2: р.1.2)
Основными параметрами АЦП* являются параметры, характеризующие статическую точность (разрешающая способность, нелинейность, температурная погрешность, монотонность и др.), динамическую точность (время преобразования, частота преобразования, апертурное время и др.), внешние условия и режимы работы (напряжение источников питания, ИОН, параметры входных и выходных сигналов, тип цифрового кода на выходе, потребляемая мощность).
Аналого-цифровое преобразование является двухступенчатым процессом,
включающим квантование по времени (дискретизацию) и кодирование отсчетов входных
сигналов.
Аналоговое напряжение на входе АЦП (ПНК) преобразует в n - разрядное цифровое
слово, при этом непрерывный сигнал заменяется во временном квантователе
(дискретизаторе) дискретными отсчетами, а значение каждого отсчета выражается
двоичным цифровым кодом. Число разрядов АЦП определяется как округленный до
целого двоичный логарифм номинального числа значений выходного кода. Зависимость
между значениями входного аналогового напряжения и выходного кода называется
характеристикой преобразования (ХП) АЦП.
Разность значений двух соседних межкодовых переходов определяет шаг квантования ХП АЦП и наибольшее приращение входного напряжения АЦП, для которого значение кода на выходе сохраняется. Это изменение входного сигнала характеризует разрешающую способность преобразователя по уровню к называется единицей младшего значащего разряда (1МЗР или ЕМР).
Погрешность АЦ - преобразования состоит из двух составляющих погрешности
квантования по времени (динамическая погрешность) к погрешность одного отсчета
(статическая погрешность).__
Х
АРАКТЕРИСТИКА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АЦП - это зависимость между
напряжением на его аналоговом входе и множеством возможных значений выходного
кода, заданная в виде таблицы, графика или формулы.
РАЗНОСТЬ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ МЕЖКОДОВЫХ ПЕРЕХОДОВ называют значением кванта преобразования (шагом квантования, ступенью квантования).
Номинальное значение кванта преобразования называют ЕДИНИЦЕЙ
МЛАДШЕГО РАЗРЯДА (ЕМР) или МЛАДШИМ ЗНАЧАЩИМ РАЗРЯДОМ (МЗР).
НАЧАЛЬНАЯ ТОЧКА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ — это
точка, определяемая значением напряжения, равным разности значения напряжения
первого межкодового перехода и 0.5 значения кванта преобразования.
КОНЕЧНАЯ ТОЧКА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ — это точка,
определяемая значением напряжения, равным сумме значения напряжения конечного
межкодового перехода и 0.5 значения кванта преобразования (см. Рис. 1).
Область значений напряжений на аналоговом входе АЦП, ограниченная
значениями напряжения, соответствующими начальной и конечной точкам
характеристики преобразования, называется диапазоном входного напряжения.
Абсолютную погрешность АЦП в конечной точке характеристики
преобразования называют погрешностью полной шкалы и измеряют обычно в
единицах младшего разряда.
ГЛАВНЫЙ ПЕРЕХОД. Смена кода с 011 ...111 на 100...000 или наоборот.
ЧАСТОТА НАЙКВИСТА. Это частота, равная 1/2 частоты дискретизации АЦП
(см. теорему Найквиста о дискретизации).
ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ/ШУМ (без гармоник). Это отношение
среднеквадратического значения входного сигнала к среднеквадратическому
значению "шума", который определяется как сумма всех остальных спектральных
компонент, исключая первые 5 гармоник и постоянную составляющую, для входного
сигнала -1 дБ от полной шкалы.
ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ/ШУМ (SNR). Это отношение среднеквадратического
значения входного сигнала к среднеквадратическому значению "шума", который
определяется как сумма всех остальных спектральных компонент, включая
гармоники, но исключая постоянную составляющую, для входного сигнала (-1 дБ) от
полной шкалы. Для идеального АЦП определяется по формуле: SNR = (6.02 n + 1.76),
дБ, где n - количество двоичных разрядов. Таким образом, для идеального 12-
разрядного АЦП получаем SNR = 74 дБ.
КОЛИЧЕСТВО ЭФФЕКТИВНЫХ РАЗРЯДОВ (ENOB).
Если основным источником погрешности являются собственные шумы АЦП
(тепловой и пр.), то количество эффективных разрядов N определяется из выражения:
N = (SNR - 1.76)/ 6.02, где SNR- это реальное значение отношения сигнал/(шум) для
конкретного АЦП. Необходимо заметить, что большое влияние на этот параметр
оказывают динамические характеристики АЦП (скорость нарастания, время выборки
УВХ и т.п.), которые делают N сильно зависимым от частоты входного сигнала.