Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Преобразование аналоговой и цифровой информации

Для преобразования цифровой информации в аналоговую применяется цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).

ЦАП представляет собой регулятор напряжения или тока управляемый цифровым кодом.

Количественная связь между входной числовой величиной N и ее аналоговым эквивалентом А, характеризующая алгоритм ЦАП, имеет вид:

=NDA+dA,

где

DA-аналоговый эквивалент единицы младшего разряда кода (шаг квантования);

dA-погрешность преобразования, обычно dA=DA/2

Основными узлами ЦАП являются:

а) резистивная матрица;

б) набор токовых ключей;

в )выходной усилитель;

г) источник опорного напряжения;

Резистивная матрица предназначена для формирования выходных сигналов пропорциональных входному коду.

Наиболее эффективной является резистивная матрица местного типа, называемая матрицей R-2R.

Ток неразветвленной части матрицы J0 задается источником эталонного напряжения и последовательно делится в узлах резистивной матрицы по двоичному закону.

В результате, в i-ом разрядном резисторе ток будет равен: Ji=J02-i, гле 2-i коэффициент равный весовому коэффициенту i-го разряда дробно-двоичного числа.

=Uэ/R -ток неразветвленной части матрицы;

Суммарный выходной ток:

где ai - i-ый разряд двоичного числа;

Т.к.

Десятичное представление двоичного числа, то

Основные параметры ЦАП

Разрешающая способность -минимальное значение аналогового сигнала, соответствующее разнице между двумя уровнями, возникающими при подаче смежных входных цифровых кодов.

где A max, A min - максимальное и минимальное значение выходного сигнала;

DА - диапазон изменения выходного сигнала;

n- число разрядов двоичного входного кода;

Например: для преобразователя К572ПА1

Если A max=10,24 В, то

1. Точность работы - отклонение аналогового выходного сигнала от расчетного значения.

2. Время установления сигнала (U или J) - это интервал времени от момента заданного изменения кода на входе ЦАП до момента, когда выходное аналоговое напряжение (ток) окончательно войдет в зону, шириной в единицу младшего разряда, т.е. будет отличаться от установившегося значения не более чем на 0,5 ЕМР.

3. Нелинейность -максимальное отклонение линейно нарастающего выходного напряжения от прямой линии, которая соединяет точки нуля и максимального уровня выходного сигнала.

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) устройство, предназначающееся для преобразования аналоговой входной величины в пропорциональный ей код на выходе, т.е. в число с конечным количеством разрядов.

Принцип АЦ преобразования:

Преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую, включает в себя следующие операции:

а)дискретизация по времени;

б)квантование по уровню;

в)кодирование;

В процессе дискретизации из непрерывного сигнала x(t) берутся отсчеты (мгновенные значения), которые следуют через определенный интервал времени t называемый тактовым интервалом. Согласно теореме Котельникова, тактовый интервал выбирается из условия: Т£ 1/2Fmax, где Fmax-максимальная частота сигнала.

Сущность операции квантования заключается в следующем:

· создается сетка так называемых уровней квантования, смешанных смещенных друг относительно друга на величину DА - шаг квантования;

· Каждому уровню квантования приписывается порядковый номер(0,1,2,3…N)

· Полученные в результате дискретизации отсчеты заменяются ближайшими к ним уровнями квантования;

Таким образом, в процессе квантования последовательность отсчетов сигнала преобразуется в последовательность соответствующих чисел. (Номеров уровней квантования).

В процессе операции кодирования числа полученной последовательности представляется в двоичной системе счисления.

Принципы работы АЦП:

а) метод с интегрированием;

б) метод последовательных сравнений;

Другие статьи по теме:

Генератор линейно-изменяющихся напряжений Генераторы синусоидального напряжения отличаются тем, что у них цепь обратной связи имеет резонансные свойства. Поэтому условия возникновения колебаний выполняются только на одной частот ...

Анализ видов измерителей электроэнергии На сегодняшний день на предприятиях производственной сферы используются промышленные электросчетчики, в том числе электронные, многотарифные и многофункциональные. Данные счетчики облада ...

Анализ существующей ВОЛС компании ЗАО Мобиком-Хабаровск в Забайкальском крае Процесс глобального развития информатизации общества происходит колоссальными темпами. С каждым годом значительно увеличивается объем потоков передаваемой информации. Вместе с тем повыш ...