Тема 14.
Аналого-цифровое преобразование.
Аналого-цифровое преобразование это способ перевести
события и сигналы произвольной формы на "цифровой язык"
(последовательность 1 и 0), или обратно -
Цифрово-Аналоговое преобразование (ЦАП).
Рассмотрим простейшую схему преобразования из цифрового
сигнала в аналоговый -сеть R2R .
С помощью последовательности резисторов номиналов,
относящихся как 1 к 2 ( 1 кОм/2 кОм; 5 кОм/10 кОм),
есть возможность добиться придания каждому
входному бинарному разряду соответствующего
этому разряду выходного напряжения.
Верхний разряд (с наибольшей степенью двойки),
подключаемый к сети R2R будет генерировать напряжение в половину
логической единицы, следующий разряд -в ¼ логической единицы,
следующий - в 1/8 и тд.
В сумме все разряды будут генерировать v(1)-v(1)/2^n,
где n-количество разрядов. Например сеть R2R из 5 разрядов
(как на рисунке) будет иметь возможность генерировать напряжения
от 0 до 31/32 логической единицы с шагом в 1/32 логической единицы.
Таким образом, с помощью комбинации 0 и 1 можно сгенерировать
произвольное напряжение, точность которого тем выше, чем больше
цифровых разрядов задействовано. Существует возможность генерирования
сигнала произвольной формы с помощью изменения через определенные
промежутки времени цифровой последовательности на входах сети R2R.
Разрядностью аналого-цифрового преобразования
называется количество цифровых входов сети R2R (её "колен").
Для получения сигнала в произвольной формы в высоком качестве следует
увеличивать разрядность цифровых входов сети R2R а также увеличивать
скорость смены значений на этих входах.
Скорость смены цифровых значений на входах сети R2R (ЦАП)
или частота "замера" входных аналоговых значений (АЦП)
называется частотой дискретизации и измеряется в
SpS (Samples per Second) - замеров в секунду.
Чем более высокое качество генерации сигнала требуется,
тем больший объем памяти требуется для этого.
Аналогово-цифровое преобразование.
Один из способов аналогово-цифрового преобразования
осуществляется с помощью комбинации сети r2r и компаратора,
для преобразования замеряемое напряжение подается на один
из входов компаратора а на другой вход подается выходное
значение сети r2r (ЦАП). На входы сети r2r подается бинарное
число, которое последовательно возрастает на единицу,
начиная от нулевого значения.
Возрастание выходного числа вызывает постепенное возрастание
напряжения на выходе в сети r2r. Этот процесс заканчивается,
когда выходное напряжение сети r2r незначительно превышает
измеряемое напряжение. Компаратор в этом случае изменяет свое
выходное значение чем и сигнализирует, что числовое значение на
входах сети R2R соответствует измеряемому напряжению.
Точность измерения тем выше ,чем выше разрядность сети r2r.
Требуется быстродействие микропроцессора.
Существует множество технологий аналого-цифрового преобразования,
сеть R2R лишь одна из них и далеко не самая лучшая, однако
выбрана для объяснения из-за своей простоты.
Велико разнообразие микросхем АЦП и ЦАП, их можно найти
на любые требования к скорости, точности и интерфейсу передачи данных.
Следует помнить, что АЦП и ЦАП не являются чисто цифровыми
устройствами, и почти всегда аналоговый сигнал следует готовить
для оцифровки с помощью усилителей и фильтров.
В настоящее время АЦП становятся неотъемлемой частью периферии
микропроцессоров и микроконтроллеров, являясь одним из
устройств ввода-вывода в чипе.
Примеры микросхем:
ADC: AD1871 AD7705 AD7792 AD7796 ADC0831 ads1271
ADS7842 ADS8341 ads8343 ads8345 CS552X CS5531
MAX1293 MAX1300 max187 max197 THS1206 TLV2543
DAC: DAC5681 MCP4725 LTC8043 LTC1448
bermanalexandr@gmail.com
Телефон администратора этой странички: +7 9827458948.