АЦП – это. Что такое АЦП?

Существует несколько источников ошибок АЦП. Ошибки квантования и (при условии, что АЦП должен быть линейный) нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Существуют также так называемые ошибки диафрагмы которые вызваны джиттером. джиттер ) часов, что происходит, когда преобразуется весь сигнал (а не только одна выборка).

Что такое АЦП?

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – это устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Преобразование осуществляется с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Как правило, ЦАП – это электронное устройство, которое преобразует напряжение в двоичный цифровой код. Однако некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом также следует считать АЦП, например, некоторые типы преобразователей углового кода.

Аналого-цифровое преобразование электрических сигналов подобно взвешиванию гири на рычажных весах. Итальянский математик Фибоначчи (1170-(1228-1250)) сформулировал проблему наименьшего числа гирь для взвешивания гирь наибольшего диапазона на рычажных весах, которая стала известна как “проблема веса”. Решив эту задачу, Фибоначчи пришел к выводу, что наименьшее число весов получается при выборе весов в позиционно-симметричной треугольной системе счисления. Отсюда следует, что наиболее оптимальными являются аналого-цифровые преобразователи, работающие в позиционно-симметричной троичной системе счисления. Из этого также следует, что “электронное взвешивание” сильно отстает от механического взвешивания, в котором позиционная симметричная троичная нумерация была введена еще в XII веке. Математика “электронного взвешивания” находится ниже уровня математики механического взвешивания двенадцатого века. Следует также отметить, что Фибоначчи в своей задаче не учитывал количество взвешиваний. Учитывая количество взвешиваний (количество итераций при “электронном взвешивании”), оказывается, что наименьшее количество взвешиваний (итераций) также имеет место при выборе позиционно-симметричной троичной системы счисления.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) является одним из важнейших электронных компонентов измерительного и испытательного оборудования. АЦП преобразует напряжение (аналоговый сигнал) в код, на основе которого микропроцессор и программное обеспечение выполняют определенные действия. Даже если вы работаете только с цифровыми сигналами, вы, вероятно, используете АЦП в осциллографе для изучения их аналоговых характеристик.

Параллельные АЦП

Большинство высокоскоростных осциллографов и некоторые высокочастотные приборы используют параллельные АЦП из-за их высокой скорости преобразования, которая может достигать 5G (5*10 9 ) отсчетов/сек для стандартных устройств и 20 Г отсчетов/сек для заказных конструкций. Как правило, параллельные АЦП имеют разрешение до 8 бит, но доступны и 10-битные версии.

На рисунке 2 показана упрощенная блок-схема 3-битного параллельного АЦП (для АЦП более высокого разрешения принцип работы остается тем же). Для этого используется массив компараторов, каждый из которых сравнивает входное напряжение с отдельным опорным напряжением. Это опорное напряжение для каждого компаратора формируется на встроенном прецизионном резистивном делителе. Опорные напряжения начинаются с середины наименьшего значащего разряда (LSB) и увеличиваются с каждым последующим компаратором с шагом, равным V_REF /2 3 . В результате для трехразрядного АЦП требуется 2 3 -1 или 7 компараторов. Например, для 8-разрядного параллельного АЦП потребуется уже 255 (или (2 8 -1)) компараторы.

По мере увеличения входного напряжения компараторы последовательно устанавливают свои выходы в логическую единицу вместо логического нуля, начиная с компаратора, отвечающего за младший разряд. Мы можем представить инвертор как ртутный термометр: при повышении температуры ртуть поднимается. На рисунке 2 входное напряжение падает между V3 и V4, поэтому нижние 4 компаратора имеют на выходе “1”, а три верхних компаратора имеют на выходе “0”. Декодер преобразует (2 3 -1)-цифровое слово с выходов компараторов в двоичный трехразрядный код.

Параллельные АЦП достаточно быстры, но у них есть свои недостатки. Из-за необходимости использования большого количества компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность и не подходят для приложений с питанием от батарей.

Электронное устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем – сокращенно АЦП – используется для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал (строку читаемого двоичного кода). В процессе преобразования аналогового сигнала в цифровой осуществляются выборка, квантование и кодирование.

Аналого-цифровой преобразователь – назначение, классификация и принцип работы

Электронное устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП), или сокращенно АЦП, используется для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал (последовательность считываемых типов двоичного кода). В процессе преобразования аналогового сигнала в цифровой происходит дискретизация, квантование и кодирование.

Дискретизация – это выделение из непрерывного временного аналогового сигнала отдельных (дискретных) значений, попадающих во временные моменты, связанные с определенными интервалами и длительностями тактовых сигналов, следующих друг за другом.

Квантование означает округление значения аналогового сигнала, выбранного при дискретизации, до ближайшей степени квантования, причем степени квантования имеют свои порядковые номера, а степени отличаются друг от друга фиксированным значением дельты, которая есть не что иное, как степень квантования.

Строго говоря, выборка – это процесс представления непрерывной функции в виде серии дискретных значений, а квантование – это разделение сигнала (значения) на уровни. С точки зрения кодирования, кодирование относится к сопоставлению элементов, полученных в результате квантификации, с заранее определенной комбинацией кодов.

Существует множество известных программистам методов преобразования напряжения в код. В то же время каждый из этих методов отличается своими индивидуальными характеристиками: точностью, скоростью, сложностью. В зависимости от типа метода преобразования АЦП делятся на три категории

Каждый метод по-своему преобразует сигнал во время, отсюда и название. Различия заключаются в способе квантования и кодирования: в последовательной, параллельной или последовательно-параллельной процедуре, чтобы приблизить цифровой результат к преобразуемому сигналу.

Схема параллельного АЦП показана на рисунке. Параллельные АЦП – самые быстрые из всех типов аналого-цифровых преобразователей.

Количество электронных компараторов (общее число DA-компараторов) соответствует разрешению АЦП: для двух цифр достаточно трех компараторов, для трех – семи, для четырех – 15 и т.д. Делитель напряжения с резисторами используется для установки нескольких неизменных опорных напряжений.

Входное напряжение (здесь измеряется значение этого входного напряжения) подается одновременно на входы всех компараторов и сравнивается со всеми опорными напряжениями, разрешенными резисторным делителем.

Те компараторы, неинвертирующие входы которых имеют напряжение больше опорного напряжения (подаваемого с делителя на инвертирующий вход), выдают на выходе логическую единицу, другие (где входное напряжение меньше опорного или равно нулю) – ноль.

Затем подключается кодер, задачей которого является преобразование комбинации единиц и нулей в стандартный, понятный двоичный код.

АЦП с последовательным преобразованием менее быстры, чем системы с параллельным преобразованием, но имеют более простую конструкцию компонентов. В них используются компаратор, логическая схема И, часы, счетчик и CВходное напряжение (здесь измеряется значение этого входного напряжения) подается одновременно на входы всех компараторов и сравнивается со всеми опорными напряжениями, разрешенными резисторным делителем.

Те компараторы, неинвертирующие входы которых имеют напряжение больше опорного напряжения (подаваемого с делителя на инвертирующий вход), выдают на выходе логическую единицу, другие (где входное напряжение меньше опорного или равно нулю) – ноль.

Затем подключается кодер, задачей которого является преобразование комбинации единиц и нулей в стандартный, понятный двоичный код.

АЦП с последовательным преобразованием менее быстры, чем системы с параллельным преобразованием, но имеют более простую конструкцию компонентов. В них используются компаратор, логика AND, тактовый генератор, счетчик и ЦАП.

Принципиальная схема такого АЦП показана на рисунке. Например, пока измеренное напряжение, поданное на вход схемы компаратора, выше, чем линейно возрастающий сигнал на другом входе (опорном), счетчик считает импульсы тактового генератора. Оказывается, что измеренное напряжение пропорционально количеству подсчитанных импульсов.Существуют также последовательно-параллельные АЦП, в которых процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой разделен в пространстве таким образом, чтобы достичь максимальной компромиссной производительности при минимальной сложности.Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это поможет нашему сайту развиваться!

p, blockquote 34,0,0,0,0,0 –>

Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь

– Цифро-аналоговый преобразователь – это устройство, которое преобразует входной цифровой сигнал в аналоговый.

p,blockquote 36,0,0,0 –>

p,blockquote 37,0,0,0,0,0 –>

Устройство вводит дискретные образцы в виде цифрового кода, которые затем преобразуются в напряжение. Это напряжение соответствует набору уровней, как и АЦП, многие ЦАП используют единые уровни при преобразовании.

p, blockquote 38,0,0,0,0,0 –>

Уровень напряжения остается постоянным до тех пор, пока на вход не поступит следующая уставка, поэтому генерируется ступенчатый непрерывный сигнал, который затем может быть сглажен фильтром низких частот.

p, blockquote 39,0,0,0,0 –> p, blockquote 40,0,0,0,1 –>

1. 200 кбит/с
2. KRYPTON

Многоканальный

EtherCAT20 кыб/сKRYPTONОдноканальный

EtherCAT

40 кыб/с

ИОЛИТ

Стандарт.

Стандарт EtherCAT

20 кыб/с

• Компьютерная обработка изображений.
• Разница между аналоговыми и цифровыми сигналами.
• Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы.
• Аналоговый сигнал.
• Полезные статьи о том, что такое приказ в электроустановках.
• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.