Методы и средства аналого-цифрового преобразования сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОФИЗИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Курсовая работа

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Лютаревич Дмитрий Романович

студент 3 курса

специальность

«АРИСТ»

Научный руководитель

кандитат технических наук

доцент В.А.Чудовский

Минск, 2016 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечь условных обозначений

Введение

Глава 1. Принцип аналого-цифрового преобразование сигнала

1.1 Дискретизация

1.2 Квантование

1.3 Кодирование

Глава 2. Аналого-цифровые преобразователи

2.1 АЦП последовательного счета

2.2 АЦП последовательного приблежения

2.3 Параллельные АЦП

2.4 Последовательно-параллельные АЦП

2.4.1 Многоступенчатые АЦП

2.4.2 Многотактные АЦП

2.4.3 Конвеерные АЦП

2.5 АЦП многотактного интегрирования

2.6 Сигма-дельта АЦП

Заключение

Список использованной литературы

сигнал аналоговый цифровой преобразователь

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АЦП-аналого-цифровой преобразотель

ЦАП-цифро-аналоговый преобразователь

ГТИ-генератор тактовых импульсов

УВХ-устройство выборки-хранения

ИМС-интегральные микросхемы

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире информация хранится, обрабатывается и передается в цифровом виде, но большинство природных величин находятся в аналоговой форме. Поэтому в наши дни актуальна задача преобразования аналоговых величин в цифровые. Одним из самых распространенных аналого-цифровых преобразований, являются преобразования, у которых входная величина это напряжение.

В данной курсовой работе рассмотрен процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой, изучены и проанализированны различные схемы аналого-цифровых преобразователей(АЦП), у которых на входе подается напряжение.

ГЛАВА 1.ПРИНЦИП АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА

Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.

1.1 Дискретизация

Дискретизация-представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов ). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации[2]. Величину, обратную интервалу между отсчетами, называют частотой дискретизации. На рис. 1 показаны исходный аналоговый сигнал и его дискретизированная версия.

Рисунок 1. Дискретизация

Понятно, что чем меньше интервал дискретизации и, соответственно, выше частота дискретизации, тем меньше различия между исходным сигналом и его дискретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного. Но восстановление будет точным только в том случае, если частота дискретизации по крайней мере в 2 раза превышает ширину полосы частот исходного аналогового сигнала. Если это условие не выполняется, то дискретизация сопровождается необратимыми искажениями[2].

1.2 Квантование

Представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования[2]. Расположение уровней квантования обусловлено шкалой квантования. Используются как равномерные, так и неравномерные шкалы. На рис. 2 показаны исходный аналоговый сигнал и его квантованная версия, полученная с использованием равномерной шкалы квантования

Рисунок 2. Квантование

Искажения сигнала, возникающие в процессе квантования, называют шумом квантования. При инструментальной оценке шума вычисляют разность между исходным сигналом и его квантованной копией .Шум квантования убывает с увеличением числа уровней квантования. Еще несколько лет назад вполне достаточным казалось использовать 256 уровней для квантования телевизионного видеосигнала. Сейчас считается нормой квантовать видеосигнал на 1024 уровня. Число уровней квантования при формировании цифрового звукового сигнала намного больше: от десятков тысяч до миллионов[2].

1.3 Кодирование

Квантованный сигнал, в отличие от исходного аналогового, может принимать только конечное число значений. Это позволяет представить его в пределах каждого интервала дискретизации числом, равным порядковому номеру уровня квантования. В свою очередь это число можно выразить комбинацией некоторых знаков или символов. Совокупность знаков (символов) и система правил, при помощи которых данные представляются в виде набора символов, называют кодом[2]. Конечная последовательность кодовых символов называется кодовым словом. Квантованный сигнал можно преобразовать в последовательность кодовых слов. Эта операция и называется кодированием. Каждое кодовое слово передается в пределах одного интервала дискретизации. Для кодирования сигналов звука и изображения широко применяют двоичный код. Если квантованный сигнал может принимать N значений, то число двоичных символов в каждом кодовом слове n >= log2N. Один разряд, или символ слова, представленного в двоичном коде, называют битом. Обычно число уровней квантования равно целой степени числа 2, т.е. N = 2n.

Кодовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах (рис. 3). Для передачи в параллельной форме надо использовать n линий связи (в примере, показанном на рисунке, n = 4). Символы кодового слова одновременно передаются по линиям в пределах интервала дискретизации. Для передачи в последовательной форме интервал дискретизации надо разделить на n подинтервалов - тактов. В этом случае символы слова передаются последовательно по одной линии, причем на передачу одного символа слова отводится один такт. Каждый символ слова передается с помощью одного или нескольких дискретных сигналов - импульсов[2]. Преобразование аналогового сигнала в последовательность кодовых слов поэтому часто называют импульсно-кодовой модуляцией. В параллельном цифровом потоке по каждой линии в пределах интервала дискретизации передается 1 бит 4-разрядного слова

Рисунок 3. Кодирование

ГЛАВА 2. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

2.1 АЦП последовательного счета

Этот преобразователь является типичным примером последовательных АЦП с единичными приближениями и состоит из компаратора, счетчика и ЦАП (рис. 4). На один вход компаратора поступает входной сигнал, а на другой - сигнал обратной связи с ЦАП[7].

Рисунок 4. Структурная схема АЦП последовательного счета

Работа преобразователя начинается с прихода импульса запуска, который включает счетчик, суммирующий число импульсов, поступающих от генератора тактовых импульсов (ГТИ). Выходной код счетчика подается на ЦАП, осуществляющий его преобразование в напряжение обратной связи Uос. Процесс преобразования продолжается до тех пор, пока напряжение обратной связи сравняется со входным напряжением и переключится компаратор, который своим выходным сигналом прекратит поступление тактовых импульсов на счетчик. Переход выхода компаратора из 1 в 0 означает завершение процесса преобразования. Выходной код, пропорциональный входному напряжению в момент окончания преобразования, считывается с выхода счетчика.

Время преобразования АЦП этого типа является переменным и определяется входным напряжением. Его максимальное значение соответствует максимальному входному напряжению и при разрядности двоичного счетчика N и частоте тактовых импульсов fтакт равно

tпр.макс=(2N-1)/ fтакт.

Например, при N=10 и fтакт=1 МГц tпр.макс=1024 мкс, что обеспечивает максимальную частоту выборок порядка 1 кГц.

Статическая погрешность преобразования определяется суммарной статической погрешностью используемых ЦАП и компаратора.

Таким образом, особенностью АЦП последовательного счета является небольшая частота дискретизации, достигающая нескольких килогерц. Достоинством АЦП данного класса является сравнительная простота построения, определяемая последовательным характером выполнения процесса преобразования[7]. 

2.2 АЦП последовательного приблежения

Преобразователь этого типа, называемый в литературе также АЦП с поразрядным уравновешиванием, является наиболее распространенным вариантом последовательных АЦП.В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип дихотомии, т.е последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т.д. от возможного её максимального значения[8]. Это позволяет для N-разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N-1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии. Так, уже при N=10 этот выигрыш достигает 100 раз и позволяет получить с помощью таких АЦП до 105...106 преобразований в секунду. В то же время статическая погрешность этого типа преобразователей, определяемая в основном используемым в нем ЦАП, может быть очень малой, что позволяет реализовать разрешающую способность до 18 двоичных разрядов при частоте выборок до 200 кГц.

Р исунок 5.

Структурная схема АЦП последовательного приближения

В основе АЦП данного типа лежит специальный регистр последовательного приближения[1]. В начале цикла преобразования все выходы этого регистра устанавливаются в логический 0, за исключением первого (старшего) разряда. Это формирует на выходе внутреннего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) сигнал, значение которого равно половине входного диапазона АЦП. А выход компаратора переключается в состояние, определяющее разницу между сигналом на выходе ЦАП и измеряемым входным напряжением. Например, для 8-разрядного АЦП последовательного приближения (рис. 6) выходы регистра при этом устанавливаются в "10000000". Если входное напряжение меньше половины входного диапазона АЦП, тогда выход компаратора примет значение логического 0. Это дает регистру последовательного приближения команду переключить свои выходы в состояние "01000000", что соответственно приведет к изменению выходного напряжения с ЦАП, подаваемого на компаратор. Если при этом выход компаратора по-прежнему оставался бы в "0", то выходы регистра переключились бы в состояние "00100000". Но на этом такте преобразования выходное напряжение ЦАП меньше, чем входное напряжение (рис. 6), и компаратор переключается в состояние логической 1. Это предписывает регистру последовательного приближения сохранить "1" во втором разряде и подать "1" на третий разряд. Описанный алгоритм работы затем вновь повторяется до последнего разряда. Таким образом, АЦП последовательного приближения требуется один внутренний такт преобразования для каждого разряда, или N тактов для N-разрядного преобразования.

Рисунок 6. Преобразование в АЦП последовательных приближений

Быстродействие АЦП данного типа определяется суммой времени установления tуст ЦАП до установившегося значения, времени переключения компаратора tк и задержки распространения сигнала в регистре последовательного приближения tз. Сумма tк+tз является величиной постоянной, а tуст уменьшается с уменьшением веса разряда. Следовательно для определения младших разрядов может быть использована более высокая тактовая частота. При поразрядной вариации fтакт возможно уменьшение времени преобразования tпр на 40%. Для этого в состав АЦП может быть включен контроллер.

Данный класс АЦП занимает промежуточное положение по быстродействию, стоимости и разрешающей способности между последовательно-параллельными и интегрирующими АЦП и находит широкое применение в системах управления, контроля и цифровой обработки сигналов[8].

2.3 Параллельные АЦП

Большинство высокоскоростных осциллографов и некоторые высокочастотные измерительные приборы используют параллельные АЦП из-за их высокой скорости преобразования, которая может достигать 5*109 отсчетов/сек для стандартных устройств и 20*109 отсчетов/сек для оригинальных разработок[1]. Обычно параллельные АЦП имеют разрешение до 8 разрядов, но встречаются также 10-ти разрядные версии.

Рисунок 7. Упрощенная блок-схема 3-x разрядного параллельного АЦП

Рис. 7 показывает упрощенную блок-схему 3-х разрядного параллельного АЦП (для преобразователей с большим разрешением принцип работы сохраняется). Здесь используется массив компараторов, каждый из которых сравнивает входное напряжение с индивидуальным опорным напряжением. Такое опорное напряжение для каждого компаратора формируется на встроенном прецизионном резистивном делителе. Значения опорных напряжений начинаются со значения, равного половине младшего значащего разряда , и увеличиваются при переходе к каждому следующему компаратору с шагом, равным VREF /23. В результате для 3-х разрядного АЦП требуется 23-1 или семь компараторов. А, например, для 8-разрядного параллельного АЦП потребуется уже 255 (или (28-1)) компараторов.

С увеличением входного напряжения компараторы последовательно устанавливают свои выходы в логическую единицу вместо логического нуля, начиная с компаратора, отвечающего за младший значащий разряд. Можно представить преобразователь как ртутный термометр: с ростом температуры столбик ртути поднимается. На рис.7 входное напряжение попадает в интервал между V3 и V4, таким образом 4 нижних компаратора имеют на выходе "1", а верхние три компаратора - "0". Дешифратор преобразует (23-1) - разрядное цифровое слово с выходов компараторов в двоичный 3-х разрядный код.

Параллельные АЦП - достаточно быстрые устройства, но они имеют свои недостатки. Из-за необходимости использовать большое количество компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность, и их нецелесообразно использовать в приложениях с батарейным питанием[1].

2.4 Последовательно-параллельные АЦП

Последовательно-параллельные АЦП являются компромиссом между стремлением получить высокое быстродействие и желанием сделать это по возможности меньшей ценой. Последовательно-параллельные АЦП занимают промежуточное положение по разрешающей способности и быстродействию между параллельными АЦП и АЦП последовательного приближения. Последовательно-параллельные АЦП подразделяют на многоступенчатые, многотактные и конвеерные.

2.4.1 Многоступенчатые АЦП

В многоступенчатом АЦП процесс преобразования входного сигнала разделен в пространстве. В качестве примера на рис. 8 представлена схема двухступенчатого 8-разрядного АЦП[4].

Рисунок 8. Структурная схема двухступенчатого АЦП

Верхний по схеме АЦП осуществляет грубое преобразование сигнала в четыре старших разряда выходного кода. Цифровые сигналы с выхода АЦП поступают на выходной регистр и одновременно на вход 4-разрядного быстродействующего ЦАП. Остаток от вычитания выходного напряжения ЦАП из входного напряжения схемы поступает на вход АЦП2, опорное напряжение которого в 16 раз меньше, чем у АЦП1. Как следствие, квант АЦП2 в 16 раз меньше кванта АЦП1. Этот остаток, преобразованный АЦП2 в цифровую форму представляет собой четыре младших разряда выходного кода. Различие между АЦП1 и АЦП2 заключается прежде всего в требовании к точности: у АЦП1 точность должна быть такой же как у 8-разрядного преобразователя, в то время как АЦП2 может иметь точность 4-разрядного.

Грубо приближенная и точная величины должны, естественно, соответствовать одному и тому же входному напряжению Uвх. Из-за наличия задержки сигнала в первой ступени возникает временнoе запаздывание. Поэтому при использовании этого способа входное напряжение необходимо поддерживать постоянным до тех пор, пока не будет получено все число[4].

2.4.2 Многотактные АЦП

Рассмотрим пример 8-разрядного последовательно-параллельного АЦП, относящегося к типу многотактных (рис. 9). Здесь процесс преобразования разделен во времени.

Рисунок 9. Структурная схема двухтактного АЦП

Преобразователь состоит из 4-разрядного параллельного АЦП, квант h которого определяется величиной опорного напряжения, 4-разрядного ЦАП и устройства управления[5]. Если максимальный входной сигнал равен 2,56 В, то в первом такте преобразователь работает с шагом квантования h1=0,16 В. В это время входной код ЦАП равен нулю. Устройство управления пересылает полученное от АЦП в первом такте слово в четыре старших разряда выходного регистра, подает это слово на вход ЦАП и уменьшает в 16 раз опорное напряжение АЦП. Таким образом, во втором такте шаг квантования h2=0,01 В и остаток, образовавшийся при вычитании из входного напряжения схемы выходного напряжения ЦАП, будет преобразован в младший полубайт выходного слова. 

Очевидно, что используемые в этой схеме 4-разрядные АЦП и ЦАП должны обладать 8-разрядной точностью, в противном случае возможен пропуск кодов, т.е. при монотонном нарастании входного напряжения выходной код АЦП не будет принимать некоторые значения из своей шкалы. Так же, как и в предыдущем преобразователе, входное напряжение многотактного АЦП во время преобразования должно быть неизменным.

Быстродействие рассмотренного многотактного АЦП определяется полным временем преобразования 4-разрядного АЦП, временем срабатывания цифровых схем управления, временем установления ЦАП с погрешностью, не превышающей 0,2...0,3 кванта 8-разрядного АЦП, причем время преобразования АЦП входит в общее время преобразования дважды. В результате при прочих равных условиях преобразователь такого типа оказывается медленнее двухступенчатого преобразователя, рассмотренного раннее. Однако он проще и дешевле. По быстродействию многотактные АЦП занимают промежуточное положение между многоступенчатыми АЦП и АЦП последовательного приближения[5].

2.4.3 Конвеерные АЦП

Быстродействие многоступенчатого АЦП можно повысить, применив конвеерный принцип многоступенчатой обработки входного сигнала[6]. В обыкновенном многоступенчатом АЦП (рис. 8) вначале происходит формирование старших разрядов выходного слова преобразователем АЦП1, а затем идет период установления выходного сигнала ЦАП. На этом интервале АЦП2 простаивает. На втором этапе во время преобразования остатка преобразователем АЦП2 простаивает АЦП1. Введя элементы задержки аналогового и цифрового сигналов между ступенями преобразователя, получим конвеерный АЦП, схема 8-разрядного варианта которого приведена на рис. 10

Рисунок 10. Структурная схема конвеерного АЦП

Роль аналогового элемента задержки выполняет устройство выборки-хранения УВХ2, а цифрового - четыре D-триггера. Триггеры задерживают передачу старшего полубайта в выходной регистр на один период тактового сигнала CLK.

Сигналы выборки, формируемые из тактового сигнала, поступают на УВХ1 и УВХ2 в разные моменты времени. УВХ2 переводится в режим хранения позже, чем УВХ1 на время, равное суммарной задержке распространения сигнала по АЦП1 и ЦАП. Задний фронт тактового сигнала управляет записью кодов в D-триггеры и выходной регистр. Полная обработка входного сигнала занимает около двух периодов , но частота появления новых значений выходного кода равна частоте тактового сигнала.

Таким образом, конвеерная архитектура позволяет существенно (в несколько раз) повысить максимальную частоту выборок многоступенчатого АЦП. То, что при этом сохраняется суммарная задержка прохождения сигнала, соответствующая обычному многоступенчатому АЦП с равным числом ступеней, не имеет существенного значения, так как время последующей цифровой обработки этих сигналов все равно многократно превосходит эту задержку. За счет этого можно без проигрыша в быстродействии увеличить число ступеней АЦП, понизив разрядность каждой ступени. В свою очередь, увеличение числа ступеней преобразования уменьшает сложность АЦП. Действительно, например, для построения 12-разрядного АЦП из четырех 3-разрядных необходимо 28 компараторов, тогда как его реализация из двух 6-разрядных потребует 126 компараторов[6].

2.5 АЦП многотактного интегрирования

Упрощенная схема АЦП, работающего в два основных такта (АЦП двухтактного интегрирования), приведена на рис. 11

Рисунок 11. Упрощенная схема двухтактного интегрирования

Преобразование проходит две стадии: стадию интегрирования и стадию счета. В начале первой стадии ключ S1 замкнут, а ключ S2 разомкнут[9]. Интегратор И интегрирует входное напряжение Uвх. Время интегрирования входного напряжения t1 постоянно; в качестве таймера используется счетчик с коэффициентом пересчета Kсч, так что

К моменту окончания интегрирования выходное напряжение интегратора составляет

где Uвх.ср. - среднее за время t1 входное напряжение. После окончания стадии интегрирования ключ S1 размыкается, а ключ S2 замыкается и опорное напряжение Uоп поступает на вход интегратора. При этом выбирается опорное напряжение, противоположное по знаку входному напряжению. На стадии счета выходное напряжение интегратора линейно уменьшается по абсолютной величине.

Стадия счета заканчивается, когда выходное напряжение интегратора переходит через нуль. При этом компаратор К переключается и счет останавливается. Интервал времени, в котором проходит стадия счета, определяется уравнением

Подставив значение Uи(t1) из двух вышеупомянутых формул с учетом того, что

где n2 - содержимое счетчика после окончания стадии счета, получим результат

Из этой формулы следует, что отличительной особенностью метода многотактного интегрирования является то, что ни тактовая частота, ни постоянная интегрирования RC не влияют на результат. Необходимо только потребовать, чтобы тактовая частота в течение времени t1+t2 оставалась постоянной. Это можно обеспечить при использовании простого тактового генератора.

АЦП двухтактного интегрирования имеют высокую точность и высокую разрешающую способность, а также имеют сравнительно простую структуру. Это дает возможность выполнять их в виде интегральных микросхем. Основной недостаток таких АЦП - большое время преобразования, обусловленное привязкой периода интегрирования к длительности периода питающей сети. Например, для 50 Гц - оборудования частота дискретизации АЦП двухтактного интегрирования не превышает 25 отсчетов/сек. Конечно, такие АЦП могут работать и с большей частотой дискретизации, но при увеличении последней помехозащищенность падает[9].

2.6 Сигма-дельта АЦП

Своим названием эти преобразователи обязаны наличием в них двух блоков: сумматора и интегратора . Один из принципов, заложенных в такого рода преобразователях, позволяющий уменьшить погрешность, вносимую шумами, а следовательно увеличить разрешающую способность - это усреднение результатов измерения на большом интервале време. Основные узлы АЦП - это сигма-дельта модулятор и цифровой фильтр[10]. Схема n-разрядного сигма-дельта модулятора первого порядка приведена на рис. 11. Работа этой схемы основана на вычитании из входного сигнала Uвх(t) величины сигнала на выходе ЦАП, полученной на предыдущем такте работы схемы. Полученная разность интегрируется, а затем преобразуется в код параллельным АЦП невысокой разрядности. Последовательность кодов поступает на цифровой фильтр нижних частот.

Рисунок 11. Структурная схема сигма-дельта модулятора

Порядок модулятора определяется численностью интеграторов и сумматоров в его схеме. Сигма-дельта модуляторы N-го порядка содержат N сумматоров и N интеграторов и обеспечивают большее соотношение сигнал/шум при той же частоте отсчетов, чем модуляторы первого порядка.

Наиболее широко в составе ИМС используются однобитные сигма-дельта модуляторы, в которых в качестве АЦП используется компаратор, а в качестве ЦАП - аналоговый комутатор (рис. 12).

Рисунок 12. Структурная схема сигма-дельта АЦП

Путем серии последовательных итераций интегратор, компаратор, ЦАП и сумматор дают поток последовательных битов, в котором содержится информация о величине входного напряжения[1]. Результирующая цифровая последовательность затем подается на фильтр нижних частот для подавления компонентов с частотами выше частоты Котельникова (она составляет половину частоты дискретизации АЦП). Так как внутренний цифровой ФНЧ в сигма-дельта АЦП представляет собой неотъемлемую часть для осуществления процесса преобразования, время установления ФНЧ становится фактором, который необходимо учитывать при скачкообразном изменении входного сигнала. Например, при переключении входного мультиплексора или при переключении предела измерения прибора необходимо подождать, пока пройдут несколько отсчетов АЦП, и лишь потом считывать корректные выходные данные. Дополнительным и очень важным достоинством сигма-дельта АЦП является то, что все его внутренние узлы могут быть выполнены интегральным способом на площади одного кремниевого кристалла. Это заметно снижает стоимость конечных устройств и повышает стабильность характеристик АЦП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате анализа методов аналого-цифрового преобразования можно утверждать, что идеального АЦП нет. Получая высокое быстродействие АЦП, мы проигрываем в точности, и наоборот получая высокую точность АЦП, имеем малое быстродействие. Если нужно использовать АЦП с высоким быстройдействием, например, для высокоскоростного осциллографа или высокочастотного прибора, то тут явно подходит параллельный АЦП. Для цифрового мультиметра нужно большое разрешение, поэтому можно пожертвовать скоростью измерений, а значит здесь можно использовать интегрирующий АЦП. Для системы сборы данных обычно ищется компромисс между быстройдействием и точностью, тогда тут могут подойти различные АЦП:последовательного приблежения, сигма-дельта АЦП или последовательно-параллельные АЦП. Все также выбор конкретного АЦП будет зависеть от того в какую сторону нужно получить выигрыш-быстродействие или точность.Сравнительная характеристика основных АЦП привидена на рис.13

Немаловажным фактором для выбора АЦП также является его стоимость.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13. Разрешение в зависимости от частоты дискретизации

Самый дорогой и имеющий самое большое количество электронных устройств - параллельный АЦП. АЦП последовательного приблежения и АЦП последовательного счета, напротив, имеют низкую стоимость и самую простую реализацию.

Также, поскольку большинство АЦП имеет среднее и низкое быстродействие, то входное значение дожно удерживаться постоянным, для этого используют УВХ. Следует понимать, что добавление дополнительных устройств увеличивают конечную площадь АЦП, которую он будет занимать на кристалле микросхемы.

Вышеизложенные факторы и послужили причиной разнообразия методов аналого-цифрового преобразования. Выбор метода зависит полностью от конкретной задачи. При выборе неэффективного метода может получится цифровой сигнал несоответвующий аналоговому, а следовательно последующие обработки и преобразования будут заведомо ошибочные. Следовательно, одной из немаловыжных задач при построении АЦП является выбор эффектиного метода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вольфанг Райс,Как работают аналогово-цифровые преобразователи и что можно узнать из спецификации на АЦП [Текст]/ Адаптивный перевод // Компоненты и технологии. - 2005. - №3.

2.Студия Видеотон[Электронный ресурс]: теория цифровой обработки видеизображения:аналого-цифровое преобразование сигнала. / студия Видеотон. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.videoton.ru/Articles/digital_processing/digital_processing_6.html.

3.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:параллельные АЦП / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_2.htm

4.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:многоступенчатые АЦП / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_3_1.htm

5.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:многотактные последовательно-параллельные АЦП / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_3_2.htm

6.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:конвеерные АЦП / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа:http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_3_3.htm

7.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:АЦП последовательного счета / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа:http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_4_1.htm

8.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:АЦП последовательного приблежения / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_4_2.htm

9.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:АЦП многотактного интегрирования / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_5_1.htm

10.Рынок микроэлектроники[Электронный ресурс]:Обзор АЦП:сигма-дельта АЦП / Рынок микроэлектроники. - Электронные текстовые данные. - Режим доступа: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/adc_5_2.htm

11.V. Hakkarainen, et al. A 14b 100-MS/s Time-Interleaved A/D Converter // Analog IC and Sig. Proc. 2006. V.46. - N 1. - P. 17 - 27.

Размещено на Allbest.ru

...