Электронные промышленные устройства. Кузнецов Б.Ф. - 124 стр.

124



                                                                                          (3.18)
      Таким образом при обработке сигналов частота дискретизации (а следовательно и макси-
мальная частота спектра сигнала) определяет требуемое быстродействие АЦП.
      Для достаточно узкополосных сигналов, операцию дискретизации можно выполнять с по-
мощью самих АЦП и совмещать таким образом с операцией квантования. Основной закономерно-
стью такой дискретизации является то, что за счет конечного времени одного преобразования и
неопределенности момента его окончания не удается получить однозначного соответствия между
значениями отсчетов и моментами времени, к которым их следует отнести.
      В частности, если меняется сигнал на входе АЦП последовательных приближений, то вы-
ходной цифровой сигнал может принимать значение, соответствующее любому входному сигналу
в пределах диапазона его изменения на интервале времени tпр. В результате при работе с изменяю-
щимися во времени сигналами возникают специфические погрешности, динамические по своей
природе, для оценки которых вводят понятие апертурной неопределенности, характеризующейся
обычно апертурным временем (рис. 3.16).




                           Рис. 3.16. Образование апертурой погрешности

       Апертурным временем называется время между моментом фиксации мгновенного значения
входного сигнала (моментом отсчета) и моментом получения его цифрового эквивалента.
       Погрешность, возникающая из-за несоответствия входного сигнала преобразованному циф-
ровому значению называетсяапертурной погрешностью АЦП              (см. рис. 3.16). Несоответствие
возникает, если входной сигнал в течение времени преобразования изменяется более чем на анало-
говый эквивалент единицы младшего разряда LSB. Таким образом, при изменяющемся во времени
входном сигнале создается неопределенность в том, каким в действительности было мгновенное
значение сигнала в момент выборки.
       Эффект апертурной неопределенности проявляется либо как погрешность мгновенного зна-
чения сигнала при заданных моментах измерения, либо как погрешность момента времени, в кото-
рый производится измерение при заданном мгновенном значении сигнала. При равномерной дис-
кретизации следствием апертурной неопределенности является возникновение амплитудных по-
грешностей, которые называются апертурными и численно равны приращению сигнала в течение
апертурного времени.
       Если использовать другую интерпретацию эффекта апертурной неопределенности, то ее
наличие приводит к «дрожанию» истинных моментов времени, в которые берутся отсчеты сигна-
ла, по отношению к равноотстоящим на оси времени моментам. В результате вместо равномерной
дискретизации со строго постоянным периодом осуществляется дискретизация с флюктуирующим
периодом повторения, что приводит к нарушению условий теоремы отсчетов (равномерной дис-
кретизации) и появлению погрешностей в системах цифровой обработки информации (небольшие
случайные изменения скорости передачи цифровых данных). В системах цифровой звукопередачи
такая апертурная дрожь (или цифровой джиттер) ведет к искажениям звука при воспроизведении
подобным детонации в аналоговом магнитофоне (явление, вызванное неравномерностью движе-
ния магнитной ленты, вследствие несовершенства лентопротяжного механизма).
       Значение апертурной погрешности можно определить, разложив выражение для исходного
сигнала в ряд Тейлора в окрестностях точек отсчета, которое для i-ой точки имеет вид: