Дискретные системы и цифровая обработка сигналов. Дахнович А.А. - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

4. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ И ЦИФРО-АНАЛОГОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ
4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП) все чаще становятся неотъемлемой частью со-
временных РЭС. Даже в устройствах с чисто аналоговыми входом и выходом в настоящее время предпочитают преобразо-
вать входной сигнал в цифровой код, с тем чтобы обработку информации, переносимой сигналом, осуществлять в цифровом
виде с последующим преобразованием результата обратно в аналоговую форму.
В аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях обычно используют смещенный и дополнительный коды:
АЦП и ЦАП характеризуются динамическим диапазоном, погрешностью и быстродействием.
Под динамическим диапазоном понимают пределы изменения аналогового сигнала (полная шкала). Обычно они задаются
эталонным напряжением
U
0
(или током I
0
в случае токового преобразователя), так что
0 ≤ уровень сигнала ≤ U
0
или в случае двухполярного сигнала
2
0
U
−
≤ уровень сигнала ≤
2
0
U
.
Более точно, максимальное значение аналогового сигнала "не дотягивает" до
U
0
на величину единицы младшего значаще-
го разряда (М3Р):
n
U
2
М3Р1
0
=
, (4.1)
где n – разрядность преобразователя.
Погрешности АЦП и ЦАП – весьма сложная тема. Различают погрешности сдвига, погрешности шкалы, нелинейности и не-
монотонности. Некоторые из них, такие как погрешности сдвига и погрешности шкалы, устраняются на этапе юстировки преобра-
зователя. Что касается остальных, то в настоящее время в паспортных данных на преобразователь обычно приводят суммарную
неустранимую ошибку преобразования, выражая ее в единицах М3Р. Чаще всего эта ошибка имеет порядок 1М3Р.
Быстродействие АЦП и ЦАП характеризуют либо суммарным временем преобразования
T
conv
, либо максимальной час-
тотой преобразования
f
conv
,
max
. Отметим, что f
conv
,
max
всегда меньше, чем 1/T
conv
, так как, прежде чем начать новый цикл пре-
образования, требуется дать преобразователю некоторое время для восстановления.
АЦП всегда сопровождается появлением специфических шумов, возникающих за счет округления значений аналогово-
го сигнала в отсчетные моменты времени и называемых шумами квантования. Эти шумы имеют размах, равный 1М3Р, и
практически треугольную форму, отсюда средняя мощность (дисперсия) шума квантования
12
)М3Р1(
2
2
=σ . (4.2)
Из этой формулы следует, что шумы квантования снижаются с увеличением разрядности преобразователя. Однако уве-
личение разрядности неизбежно снижает быстродействие и приводит к усложнению аппаратуры, поэтому выбор числа раз-
рядов
n есть результат некоторого компромисса.
4.2. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Характеристика ЦАП представлена на рис. 4.1.
Напряжение на выходе ЦАП принимает значение
Уровень си
г
нала Смещенный двоичный код Дополнительный код
+ Вся шкала
+ Вся шкала-1 М3Р
11111111
11111110
01111111
01111110
0 +1 М3Р
0
0 -1 М3Р
10000001
10000000
01111111
00000001
00000000
11111111
- Вся шкала+1 М3Р
- Вся шкала
00000001
00000000
10000001
10000000

Страницы