Аналого Цифровые преобразователи. Аналого. Аналогоцифровой преобразователь (ацп). Принцип аналогоцифрового преобразования. Виды ацп
 Скачать 120.63 Kb.
|
|
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Принцип аналого-цифрового преобразования. Виды АЦП 1. Аналого-цифровой преобразователь Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговые сигналы в соответствующие им цифровые сигналы. Аналоговый сигнал может представляться определенным количеством амплитудных значений. Амплитуда измеряется через определенный промежуток времени. Соответствующие цифровые значения по очереди сохраняются и все вместе образуют цифровой сигнал. Иными словами, цифровой сигнал изменяющейся во времени величины представляет собой последовательность чисел. Эти числа могут быть представлены в любой системе счисления или коде. Чаще всего АЦП выдает результат в двоичной системе счисления или в двоично-десятичном коде.  2. Принцип аналого-цифрового преобразования Измеренные величины представляются в определенном масштабе. Если напряжение 4 В должно быть представлено с точностью до 1 мВ, то потребуется 4000 ступенек. Для их получения необходимо 12-разрядное двоичное число, так как 212 = 4096. Очевидно, что точность представления числа зависит от количества бит. Она называется разрешающей способностью АЦП (чем больше бит, тем выше разрешающая способность АЦП). Разрешающую способность АЦП (точность представления числа) не следует путать с точностью самого АЦП, которая зависит от правильности выданного результата. АЦП с высоким разрешением может иметь низкую точность. наилучшие АЦП имеют точность 10-5 (отклонение от правильного результата не более чем на 1/100000 его величины). Частота измерений аналогового сигнала должна быть, как минимум, в два раза больше несущей частоты аналогового сигнала. АЦП производятся чаще всего в виде микросхем. 3. АЦП последовательного счета Такой АЦП оцифровывает аналоговый сигнал линейно-нарастающим эталонным напряжением пилообразной формы. Передний фронт начинается в отрицательной области напряжения. Если эталонное напряжение переходит через 0, то запускается двоичный счетчик. Он считает импульсы генератора. Как только напряжение аналогового сигнала достигнет эталонного напряжения, счетчик остановится.  Значение измеренного напряжения рассчитывается по формуле: u = Δt · tg α. Частоту генератора импульсов выбирают так, чтобы счетчик показывал напряжение в требуемых единицах измерения.  4. АЦП с двойным интегрированием Этот АЦП работает в два этапа, поэтому его метод называют двухшаговым методом. Основным узлом АЦП является интегратор, состоящий из резистора R, конденсатора C и дифференциального усилителя. Выходное напряжение интегратора представляет собой два фронта с различным наклоном. На первом шаге интегрируется положительное аналоговое напряжение в течение заданного времени. Конденсатор интегратора заряжается. На втором шаге на вход интегратора подается отрицательное опорное напряжение. Конденсатор разряжается до нулевого выходного напряжения интегратора. Время, в течение которого происходит разрядка конденсатора, характеризует величину аналогового напряжения. В это время суммирующий счетчик производит подсчет импульсов, которые поступают с выхода генератора. В конце этого временного интервала счетчик показывает бинарную величину, характеризующую аналоговый сигнал в цифровой форме.  5. АЦП компенсационного типа В АЦП компенсационного типа преобразуемое аналоговое напряжение сравнивается с компенсационным напряжением. На ЦАП подаются цифровые значения до тех пор, пока компенсационное напряжение не сравняется с преобразуемым.  6. АЦП по принципу напряжение-частота В таком устройстве преобразуемый аналоговый сигнал преобразуется в переменное напряжение определенной частоты. Этот АЦП должен иметь хорошую линейную связь между напряжением и частотой.  7. АЦП прямого преобразования АЦП прямого преобразования работает с компараторами, которые всегда переключают выходное состояние 0 в выходное состояние 1, если на положительном входе напряжение равно или больше, чем на отрицательном. Каждый выходной бит привязан к отдельному компаратору. Каждый компаратор получает заданное фиксированное опорное напряжение, которое подается на отрицательный вход. Опорные напряжения стандартизированы. АЦП прямого преобразования работают быстрее, чем все другие виды АЦП. |