Структура вузла АЦП в мікроконтролері ADuC841. Програмні драйвери зчитування інформаціїї

ЦАП, АЦП. Вимірювальні вузли і системи на базі ОЕОМ.

Ввід/вивід аналогової інформації в ЕОМ.

Методи перетворення, типи АЦП. Параметри, технічні характеристики АЦП. Роздільна здатність, статична і динамічна точність.

Методи перетворення, типи ЦАП. Параметри, технічні характеристики ЦАП.

Інформація – кількісна характеристика фізичних явищ, предметів (величин).

Більшість фізичних величин в природі має неперервний характер. Інформація про явища (величини) повинна бути приведена до вигляду, придатного для її вводу і обробки в ЕОМ.

Сигнал – матеріальне вираження інформації у виді певного фізичного процесу, наприклад, електричного – зміна електричної напруги в часі U(t).

Сигнали діляться на:

· неперервні;

· дискретні (кодові).

Неперервні сигнали – є, як правило, об’єктами виміру, вони необмежені.

Кодові сигнали несуть штучно або природно закодовану інформацію у виді певних діапазонів розміру, числа об’єктів, розміщення їх в просторі і т.д.(наприклад, логічний „0”=0...0,4В і „1”=3...3,5В). Генетичний код..

Добування інформації:

Вимірювання – це знаходження фізичної величини дослідним шляхом з допомогою спеціальних технічних засобів. В результаті проведення вимірювання одержуємо вимірювальну інформацію, що являє собою кількісну характеристику у вигляді іменованого числа.

До вимірювання належать дві інформаційні процедури:

Контроль – процедура встановлення відповідності між станами, властивостями об’єкту контролю і заданою нормою. Результат контролю – це якісна характеристика, висновок про знаходження об’єкту контролю в нормі або поза нормою.

Відлік – процедура визначення числового значення дискретної величини або кількості предметів. Результатом відліку є неіменоване число (число предметів). Основна характеристика відліку – це безпомилковість і швидкість.

Рис. 11.2 – Процес вимірювання з вводом в ЕОМ

Для вводу аналогової інформації в ЕОМ служить операція квантування.

Квантування – це операція перетворення безперервного сигналу з допомогою міри або масштабного перетворювача в сигнал, розміри параметру (величини) якого мають обмежене число значень.

Ступінь квантування (q_x) – це різниця між двома найбільш близькими значеннями квантової величини:

Для квантування найбільш зручні такі величини:

· довжина;

· кут повороту;

· інтервал часу;

· частота;

· електричний заряд;

· маса;

· електрична напруга.

Віддаль квантується від 10^-8 до 10^-11 м; Час квантується до 10^-12 с.

Дискретизація неперервного, змінного в часі сигналу Х(t) – це вимірювання і фіксація параметрів сигналу в окремі проміжки часу.

Крок дискретизації Т_Д – це проміжок часу між двома сусідніми вибірками миттєвих значень сигналу.

Дискретизація може проводитись рівномірно (Т_Д=const) або нерівномірно (Т_Д=var).

Рис. 11.3 – Рівномірна і нерівномірна дискретизація

Теорема про дискретизацію (Шенона-Котельникова) каже:

при певних умовах неперервний в часі сигнал може бути повністю відновлений по його миттєвих значеннях або відліках, що знімаються через рівні проміжки часу.

А умови до теорії дискретизації наступні:

1. сигнал повинен займати обмежену смугу частот;

2. частота дискретизації повинна перевищувати верхню граничну частоту спектру сигналу не менше, ніж в 2 рази.

На практиці не завжди просто виконати ці умови. Сигнали від датчиків завжди мають необмежене число гармонік, а збільшення частоти дискретизації (для обробки швидкодії аналогових сигналів) вимагає збільшення швидкодії ЕОМ і об’єму ОЗП. Отже, абсолютно точна обробка реальних сигналів неможлива, хоч похибки можна мінімізувати.

ЦАП

Найбільш суттєві технічні характеристики – роздільна здатність, точність і швидкодія.

1. роздільна здатність – це різниця між двома рівнями вихідних напруг, що відповідають двом суміжним цифровим кодам, наприклад, 001 і 010;

2. точність – це відхилення конкретної вихідної напруги від еталону, розрахункового значення напруги в вольтах (10-9.9=0,1В);

3. швидкодія – час установки виходу в межах заданої точності після подачі коду на вхід;

4. не лінійність – відхилення від лінії залежності вхідного коду – вихідної напруги для повної шкали: максимальне відхилення від ідеальної прямої при переході від одного значення до другого суміжного (найкраща максимальна не лінійність повинна бути ±1/2 МР);

5. похибка зміщення – значення вихідного струму чи напруги, коли код на вході рівний нулю;

6. диференційна не лінійність характеризує зміну аналогової величини при переході від одного коду до другого суміжного по всьому діапазоні цифрових вхідних сигналів. Якщо кожен перехід рівний 1МР, то диференційна не лінійність рівна нулю. Якщо один перехід відрізняється від іншого більше, ніж на 1МР (наприклад, 1,1МР), то ЦАП – немонотонний. Якщо диференційна не лінійність рівна ±1/2 МР, то кожна ступінь може бути (1±1/2)МР.

ЦАП типу ПЧН:

Пристрої, що служать для квантування фізичних сигналів – АЦП.

Дата добавления: 2014-01-14