Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) кратко

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.

цифро-аналоговые преобразователи ( цап ) и аналого-цифровые преобразователи ( ацп )

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.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Условно графическое обозначение (УГО)

Внешний вид АЦП определяется согласно ГОСТ 2.743-91 "ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники".

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Условно графическое обозначение (УГО)

Внешний вид ЦАП определяется согласно ГОСТ 2.743-91 "ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники".

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)


Основные параметры ЦАП и АЦП

  • • Разрядность, выражаемая в битах и характеризующая диапазон измерения входной величины.
  • • Погрешность коэффициента передачи, показывающая разность действительного и предписываемого значений (в единицах младшего разряда).
  • • Линейность характеристики, т.е. наличие пропорциональности между эталоном аналоговой величины и кодом, соответствующему этой величине в единицах младшего разряда.


Возможность применения ЦАП и АЦП
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)


Цифро-аналоговые преобразователи



Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (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

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)


Аналого-цифровые преобразователи



Обозначение АЦП
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь – это шифратор специального типа.
Принцип действия АЦП: используется метод последовательного счета.

Принцип работы АЦП
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (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

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Разрядность АЦП

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.

Частота дискретизации АЦП

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).

Типы АЦП

Существуют следующие типы АЦП:

  • • АЦП прямого преобразования (параллельный АЦП);
  • • последовательно-параллельные АЦП;
  • • АЦП последовательного приближения (с поразрядным уравновешиванием);
  • • АЦП дифференциального кодирования;
  • • АЦП сравнения с пилообразным сигналом;
  • • АЦП с уравновешиванием заряда;
  • • конвеьерные АЦП;
  • • АЦП с промежуточным преобразованием в частоту следования импульсов;
  • • сигма-дельта АЦП.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (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.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

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

Параллельные АЦП

  • Высокая скорость преобразования (5 – 20ГГц)
  • Большая потребляемая мощность (обуславливается большим числом компараторов)

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

АЦП последовательного приближения

  • Частота дискретизации 100КГц – 1МГц
  • Низкое энергопотребление
  • Точность – до 16 разрядов

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Точность измерений

Причины погрешностей:

  • ¨Ошибки квантования
  • ¨Нелинейность
  • ¨Апертурная погрешность

Проблемы точности
1. Ошибки квантования

  • ¨Абсолютная величина ошибки находится в пределах от нуля до половины МЗР (Младший Значащий Разряд)
  • ¨Ошибка обычно имеет равномерное распределение
  • ¨Ошибка не коррелирована со входным сигналом
  • ¨Среднеквадратическое значение ошибки лежит в пределах от 0,01% до 0,2%

2. Нелинейность

  • ¨Интегральная нелинейность (INL) — максимальное отклонение реальной характеристики преобразования от прямой линии
  • ¨Дифференциальная нелинейность (DNL) — разность между фактическим значением кванта преобразования в заданной точке характеристики преобразования и идеальным значением, равным МЗР

3. Апертурная погрешность

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Применение АЦП

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.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

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
создано: 2014-08-23
обновлено: 2021-06-18
132649



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей



Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Термины: Электроника, Микроэлектроника , Элементная база