Аналогоцифровое преобразование

Аналоговые преобразователи

По существу аналогоцифровые преобразователи либо преобразуют аналоговый входной сигнал (напряжение или ток) в частоту или последовательность импульсов, длительность которой измеряют для обеспечения отображающего цифрового выходного сигнала, либо, чтобы получить цифровой выходной сигнал, сравнивают входной сигнал с переменным опорным сигналом, используя внутренний ЦАП.

Существует три ведущих способа преобразования, основанных на принципе измерения временного интервала: преобразование напряжения в частоту, метод с пилообразным напряжением и метод линейного интегрирования. На методе сравнения базируются схемы последовательного приближения, параллельные и модифицированные параллельные схемы.

АЦП является ключевым узлом промышленных, коммерческих и военных систем, так как он служит устройством сопряжения между аналоговыми и цифровыми системами. Применение интегральных схем уменьшило размеры, увеличило возможности и к тому же снизило стоимость АЦП. В дальнейшем эти достижения расширили практическое применение цифровой аппаратуры во многих областях, таких, как управление производственным процессом, управление летательными аппаратами и телеметрия.

На Рисунок 6.5 показана элементарная модель аналогоцифрового преобразования с ЦАП, составляющим простой блок в системе преобразования. Импульс установки в начальное состояние устанавливает счетчик в ноль и запускает генератор тактовых импульсов. Счетчик считает импульсы генератора, управляя ЦАП, который формирует равномерно увеличивающееся выходное напряжение. Когда выходное напряжение преобразователя чуть превысит входной аналоговый сигнал, сигнал компаратора станет положительным и остановит генератор импульсов. В этот момент выходной сигнал счетчика является цифровым отображением аналогового входного сигнала. Сигнал установки в начальное состояние стирает показание счетчика, чтобы вновь начать процесс преобразования. Любой ЦАП может работать как АЦП, если его включить в контур обратной связи. Сравнивая выходной сигнал ЦАП с аналоговым входным сигналом и используя полярность разности для управления цифровым сигналом, преобразователь в положении равновесия вырабатывает требуемый цифровой выходной сигнал.

Существенным недостатком этого метода является сравнительно большое время, требуемое для кодирования входного сигнала (такое же большое, как и время отсчета полной шкалы); время кодирования удваивается с добавлением каждого выходного разряда. Вследствие низкого быстродействия применение преобразователей счетного типа обычно ограничено цифровыми вольтметрами, где 25 преобразований в секунду является приемлемой скоростью; модификации подобных приборов могут работать с несколькими сотнями преобразований в секунду.

Рисунок 7.5 - АЦП с ЦАП в цепи обратной связи

Дата добавления: 2014-01-06