Лекция
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про цифро-аналоговые преобразователи, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое цифро-аналоговые преобразователи, цап, аналого-цифровые преобразователи, ацп , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC). Как правило, АЦП - электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.
Внешний вид АЦП определяется согласно ГОСТ 2.743-91 "ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники".
Внешний вид ЦАП определяется согласно ГОСТ 2.743-91 "ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники".
Основные параметры ЦАП и АЦП
Возможность применения ЦАП и АЦП
где z0, z1, z2, z3 – коэффициенты, принимающие значение "0" или "1" при замкнутом или разомкнутом соответствующем ключе.
4х-разрядный двоичный код преобразуется в уровень выходного напряжения в диапазоне (0÷15) ΔU, где ΔU – шаг квантования. Чем меньше ΔU, тем больше разрядность ЦАП
Обозначение АЦП
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь – это шифратор специального типа.
Принцип действия АЦП: используется метод последовательного счета.
Принцип работы АЦП
Генератор импульсов ГИ вырабатывает последовательность импульсов, которая с помощью счетчика Сч преобразуются в двоичный код. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Этот код управляет ключами ЦАП. Выходное напряжение ЦАП поступает на один из входов компаратора. При равенстве напряжений Uвх и Uцап компаратор выдает сигнал, останавливающий работу ГИ. На выходе счетчика фиксируется двоичный код, соответствующий напряжению Uвх
Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП разрядность измеряется в битах. Разрядностью АЦП определяется и его разрешение – минимальное изменение величины входного аналогового сигнала, которое может быть зафиксировано данным АЦП. АЦП преобразовывает сигнал (напряжение) находящийся в диапазоне измеряемых сигналов. Нижняя и верхняя граница этого диапазона определяются напряжениями, поданными на соответствующие выводы.
Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП. Поскольку реальные АЦП не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным, по крайней мере от начала до конца процесса преобразования (этот интервал времени называют время преобразования). Эта задача решается путем использования специальной схемы на входе АЦП - устройства выборки-хранения. Устройство, хранит входное напряжение в конденсаторе, который соединен со входом через аналоговый ключ: при замыкании ключа происходит выборка входного сигнала (конденсатор заряжается до входного напряжения), при размыкании - хранение. В микроконтроллерах частота дискретизации АЦП может быть настроена программно. Но, чем выше частота (более частая выборка) – тем больше ошибка преобразования (меньше точность).
Существуют следующие типы АЦП:
Для большинства АЦП разрядность составляет от 6 до 24 бит, частота дискретизации до 1 МГц. Мега- и гигагерцовые АЦП также доступны. Один из факторов увеличивающих стоимость микросхем - это количество выводов, поскольку они вынуждают делать корпус микросхемы больше, и каждый вывод должен быть присоединен к кристаллу. Для уменьшения количества выводов часто АЦП, работающие на низких частотах дискретизации, имеют последовательный интерфейс. Применение АЦП с последовательным интерфейсом зачастую позволяет увеличить плотность монтажа и создать плату с меньшей площадью.
Часто микросхемы АЦП имеют несколько аналоговых входов, подключенных внутри микросхемы к единственному АЦП через аналоговый мультиплексор. Различные модели АЦП могут включать в себя устройства выборки-хранения, инструментальные усилители или высоковольтный дифференциальный вход и другие подобные цепи
Причины погрешностей:
Проблемы точности
1. Ошибки квантования
2. Нелинейность
3. Апертурная погрешность
Аналого-цифровое преобразование используется везде, где требуется обрабатывать, хранить или передавать сигнал в цифровой форме: • АЦП являются составной частью систем сбора данных; • быстрые видео АЦП используются, например, в ТВ-тюнерах (это параллельные и конвеерные АЦП); • медленные встроенные 8, 10, 12 или 16-битные АЦП часто входят в состав микроконтроллеров (как правило они строются по принципу поразрядного уравновешивания, точность их невысока); • очень быстрые АЦП необходимы в цифровых осциллографах (параллельные и конвеерные); • современные весы используют АЦП с разрядностью до 24 бит, преобразующие сигнал непосредственно от тензометрического датчика (сигма-дельта АЦП); • АЦП входят в состав радиомодемов и других устройств радиопередачи данных, где используются совместно с процессором цифровой обработки сигналов в качестве демодулятора; • сверхбыстрые АЦП используются в антенных системах базовых станций (в так называемых SMART-антеннах) и в антенных решетках радиолокационных станций.
Статью про цифро-аналоговые преобразователи я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое цифро-аналоговые преобразователи, цап, аналого-цифровые преобразователи, ацп и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про цифро-аналоговые преобразователи
Комментарии
Оставить комментарий
Электроника, Микроэлектроника , Элементная база
Термины: Электроника, Микроэлектроника , Элементная база