December 17 2017 15:38:01
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
р а з р е ш а ю щ а я с п о с о б н о с т ь ЦАП
ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Одним из важных параметров, характеризующих свойства преобразования сигналов, является  р а з р е ш а ю щ а я  с п о с о б н о с т ь (или дискретность), определяемая как наименьшее возможное изменение аналоговой величины и численно равная интервалу h (шагу квантования по уровню).  Шаг квантования, т.е. значение напряжения, соответствующее единице младшего разряда (ЕМР) двоичного кода, зависит от напряжения полной шкалы U и разрядности преобразователя n.  Например, если полная шкала U = 10 В преобразуется в двенадцатиразрядный (n = 12) двоичный код, то шаг квантования и разрешающая способность равны h = 2,5 мВ. В результате ступенчатого изменения квантованного сигнала возникает зона неопределенности img03, называемая погрешностью квантования.

Аналоговые величины принято характеризовать динамическим диапазоном их изменения в виде отношения максимального и минимального значений. Для аналого-цифровых преобразователей максимальное значение определяется напряжением полной шкалы Umax = U, а минимальным можно считать разрешающую способность Umin = h. Динамический диапазон, выраженный в децибелах, описывается соотношением

img04,

из которого следует, что, десятиразрядный преобразователь  может обеспечить динамический диапазон аналоговых сигналов Dдб @ 60 дб.  

Проходные характеристики реальных преобразователей отличаются от идеальной ступенчатой линейной функции, приведенной на рис. 13.7,а,    отклонением от линейности, смещением относительно начала координат, неравенством уровней. Степень совпадения реальной характеристики с идеальной определяет точность преобразования, количественно описываемую соответствующими параметрами: погрешностью полной шкалы, погрешностью смещения нуля, погрешностями от нелинейности и др. Обычно значения погрешностей выражаются в единицах младшего разряда h.

ЦАП можно реализовать с помощью схемы, содержащей управляемые разрядами входного кода α = α2 α1 α0 ключи К2, К1, К0, которые подключают к суммирующему узлу токи, пропорциональные весам двоичных разрядов (рис.13.8,а).  


Рис.13.8. Структура ЦАП (а), диаграмма работы (б) и переходная характеристика (в)

Созданные стабильным источником напряжения Uоп с использованием прецизионных резисторов взвешенные токи I0 = Uоп /R, I1 = 2 I0, I2 = 4 I0, в зависимости от положения ключа замыкаются на корпус (при αp = 0) либо подключается к суммирующему узлу ξ (при αq = 1).  Результат суммирования можно рассматривать как произведение числа α = 2 2 ∙α2 + 2 1 ∙α1 +2 0 ∙α0 , представляющего входной двоичный код на эталонный тока I0

IΣ = I0(2 2 ∙α2 + 2 1 ∙α1 +2 0 ∙α0 ).

Схему на ОУ с обратной связью можно представить в виде преобразователя тока IΣ в напряжение u = – R0 IΣ. Следовательно, выходное напряжение идеального ЦАП в момент подачи входного кода α2 α1 α0 устанавливается пропорциональным произведению u = – R0 I0 α и остается неизменным до смены кода через интервал времени T (рис.13.8,б). Для получения более гладкой кривой аналогового напряжения на выход ОУ подключается формирователь сигналов (интерполятор).

Инерционность переключающих элементов и наличие в схеме емкостей приводят при смене кода к возникновению переходных процессов, которые могут создать динамические погрешности. Для их снижения следующее значение кода необходимо устанавливать после завершения переходных процессов в преобразователе. Быстродействие преобразователя характеризуется переходной функцией, полученной при скачкообразном изменении входного кода от минимального до максимального значений (рис.13.8,в). В качестве параметров используются время нарастания tн, за которое выходной аналоговый сигнал изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения, или время переключения t1 от момента изменения входного кода до достижения значения с заданной погрешностью.

Полупроводниковые ключи обладают высоким быстродействием, и задержка установки сигнала обусловлена главным образом инерционностью операционного усилителя и последующих формирователей.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.05 секунд 2,299,134 уникальных посетителей