Общие сведения. Тема 8.2. Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП)

Тема 8.2. Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП).

Классификация компараторов и их применение.

Интегральные микросхемы компараторов можно разделить по совокупности параметров на 3 группы:

1. Компараторы общего применения, у которых tзад<300нс, коэффициент усиления<100дБ.

2. Быстродействующие компараторы, у которых tзад<30нс, коэффициент усиления<100дБ.

3. Прецизионные компараторы - высокоточные, у которых tзад<300нс, коэффициент усиления>100дБ.

Быстродействующие компараторы имеют высокую пороговую чувствительность и повышенное быстродействие.

Компараторы общего применения имеют более скромные характеристики, но потребляют меньшую мощность и работают при более низком напряжении питания.

Прецизионные компараторы имеют повышенный коэффициент усиления, меньшее пороговое напряжение переключения и малый входной ток.

Компараторы также можно разделить на стробируемые и нестробируемые, а также с памятью и без памяти. В отличие от операционных усилителей в компараторах никогда не применяется ООС, так как она понижает стабильность их работы. Из-за отказа от ООС входное сопротивление компаратора понижено, а входной ток увеличивается. Основное применение компараторы получили в устройствах сопряжения цифровых и аналоговых сигналов (ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь и АЦП – аналого-цифровой преобразователь).

Контрольные вопросы:

1. Что такое компаратор?

2. Запишите уравнение, описывающее работу компаратора, и объясните его.

3. Зарисуйте упрощенную схему компаратора и расскажите о работе.

4. Перечислите основные статические параметры компараторов.

5. Расскажите о передаточной характеристике компаратора.

6. Расскажите о компараторах общего применения.

7. Расскажите о быстродействующих компараторах.

8. Расскажите о прецизионных компараторах.

План:

1. Общие сведения.

2. Характеристики АЦП.

3. АЦП мгновенных значений.

Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства, предназначенные для преобразования электрических величин (напряжение, ток, мощность, сопротивление и т.д.) в цифровой код. Наиболее часто входной аналоговой величиной является напряжение, поэтому все серийные промышленные ИМС АЦП предназначены для работы с напряжением, а другие величины предварительно необходимо преобразовать в напряжение.

АЦП применяются в большинстве устройств ВТ, например, таких как приводы CD-ROM, DVD-ROM, сканеры, микрофоны, модемы и т.д.

Напряжение характеризуется как своим мгновенным значением, так и средним значением за определенный промежуток времени.

Поэтому АЦП бывают:

1. АЦП мгновенных значений напряжения;

2. АЦП средних значений напряжения (интегрирующие АЦП);

Так как выходной величиной АЦП является цифровой код, то АЦП в своей работе используют двоичный, двоично-десятичный, десятичный коды.

По характеру преобразования АЦП бывают:

1. АЦП непосредственного сравнения.

2. АЦП косвенного сравнения (с преобразованием в промежуточную величину).

При преобразовании напряжения в цифровой код используется три основных операции:

1. Дискретизация.

2. Квантование.

3. Кодирование.

Рис. Процесс дискретизации непрерывного сигнала (рис.А), процесс квантования сигнала (рис.Б)

Рис.А. Рис.Б.

Дискретизация непрерывного сигнала - это преобразование непрерывной функции U(t) в последовательность чисел Ut(i) (где i=0,1,2…), отнесенных к некоторым фиксированным моментам времени (чем меньше промежутки времени, тем более точна дискретизация).

Квантование – это процесс, при котором появляются определенные уровни - уровни квантования (U₁,U₂ и т.д. до U_k), которые ограничивают мгновенные значения напряжения, которые появляются после дискретизации. В результате квантования получается ступенчатая кривая, и чем меньше разность между соседними уровнями квантования, тем более точно ступенчатая кривая повторяет непрерывную функцию.

В отличие от дискретизации, которая теоретически является обратимой, квантование представляет собой необратимое преобразование, так как определенная непрерывная величина округляется до ближайшего целого значения (уровня квантования), а значит, появляются неизбежные погрешности.

Кодирование переводит дискретные квантованные величины в цифровой код. То есть с помощью кодирования осуществляется условное представление численного значения величины.

Дата добавления: 2014-01-07