Преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно: АЦП и ЦАП
Процесс аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования как часть автоматических систем контроля, управления и регулирования. Использование микропроцессоров и методов цифровой обработки данных. Применение преобразователей в телеметрии и телевидении.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 01.06.2018 |
Размер файла | 910,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.»
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Компьютерные, сетевые и информационные технологии»
на тему «Преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно: АЦП и ЦАП»
г. Саратов 2015 г.
Введение
В современных электронных системах широко используется обработка информации, представленной как в аналоговой, так и в цифровой формах. Первичная, исходная информация о различных физических величинах и процессах носит, как правило, аналоговый характер. Обработку же этой информации удобнее вести в цифровой форме. Интенсивность излучения, температура нагретого тела, перемещение исполнительного механизма обрабатывающего станка, сила звука, напряженность магнитного поля, форма поверхности сложного изделия - все это чисто аналоговые величины. Поэтому, прежде чем произвести какое-либо вычисление, надо получить численные значения величин, над которыми производятся вычислительные операции, т. е. осуществить преобразование аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент.
Использование полученных после цифровой обработки результатов в большинстве случаев требует их аналогового представления. Следовательно, любая система, использующая цифровые методы обработки информации, должна содержать устройства взаимного преобразования аналоговых и цифровых сигналов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).
Аналого-цифровой преобразователь - устройство, предназначенное для преобразования непрерывно изменяющейся во времени аналоговой физической величины в эквивалентные ей значения числовых кодов. Входной величиной АЦП может быть любая физическая величина - напряжение, ток, сопротивление, емкость, частота следования импульсов, угол поворота вала и т.п. Однако, чаще всего, под АЦП понимаются преобразователи напряжение (либо ток) - код, т.к. напряжение и ток, при необходимости, могут быть легко преобразованы в другие физические величины.
Цифро-аналоговый преобразователь - устройство, предназначенное для преобразования входной величины, представленной последовательностью числовых кодов, в эквивалентные им значения заданной физической величины [1]. цифровой автоматический микропроцессор преобразование
Еще одним аргументом в пользу цифрового представления аналоговой информации является возможность сохранения последней в неизменном виде в течение практически неограниченного времени. Многие из аналоговых процессов быстротечны и не повторяются вновь, фиксация их аналоговыми методами - записью на какой-нибудь носитель - фотопленку или магнитную ленту, недостаточно надежна и имеет свойство со временем ухудшаться - вплоть до полного разрушения. Цифровые же методы подобными недостатками не страдают, поскольку запись производится всего двумя символами - «единицей» (есть сигнал) и «нулем» (сигнала нет). В таком виде информация неизмеримо более устойчива к воздействию разного рода искажающих факторов. Нет необходимости заботиться о точной форме импульса - достаточно, чтобы он был вообще. К тому же разработанные на сегодняшний день алгоритмы защиты цифровой информации от ошибок позволяют практически свести к нулю результат любого искажающего воздействия, такого, которое для аналоговой информации было бы равносильно ее безвозвратной утрате.
По указанным выше причинам роль приборов, преобразующих аналоговые величины в цифровые и обратно - аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП) становится чрезвычайно значимой, поскольку им отводится роль своего рода «посредников», между аналоговой природой окружающего нас мира и вычислительной мощью созданного интеллектом человека искусственного «цифрового мира». Роль эта весьма ответственна. Какова точность преобразования, такова будет и точность результата [2].
Точность преобразования АЦП и ЦАП должна быть не хуже желаемой точности результата. Если необходимой точности при таких преобразованиях достичь не удастся, то вся мощь современной вычислительной техники оказывается бесполезной.
1. История создания
Работы по созданию аналого-цифровых преобразователей были начаты в 20-х годах прошлого века. Эти работы были инициированы необходимостью изготовления помехоустойчивых телефонных линий связи на дальние расстояния. Самым старым упоминанием АЦП в истории является патент Paul M. Rainey, «Facsimile Telegraph System,» U.S. Patent 1,608,527, Filed July 20, 1921, Issued November 30, 1926. Изображенное в патенте устройство фактически является 5-битным АЦП прямого преобразования, сделанное на электромеханических элементах (рис. 1) [3, 5].
Рисунок 1 - Первый патент на АЦП
Полностью электронный АЦП (до 50-х годов аналого-цифровые преобразователи носили аббревиатуру PCM-Pulse Code Modulators: импульсно-кодовые модуляторы) появился заметно позднее - в 1937г.
Переход на аналого-цифровую аппаратуру в системах связи резко активизировался во время Второй мировой войны в связи с разработкой систем кодирования речи и секретной телефонией. Только две классические работы Найквиста: «Определенные факторы, влияющие на скорость телеграфной передачи»; «Определённые проблемы теории телеграфной передачи» и известный доклад Котельникова «О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи», в котором, в частности, была сформулирована теорема: «Любую функцию f(t), состоящую из частот от 0 до fc, можно непрерывно передавать с любой точностью при помощи чисел, следующих друг за другом через 1/(2fc) секунд» были опубликованы до 1939г. В остальном на 1945-1955гг. приходится пик изобретений в области теоретических основ, структурных решений и принципов построения аналого-цифровых преобразователей.
Правда, промышленная реализация большинства этих предложений стала возможна заметно позднее - с развитием элементной базы электроники и появлением полупроводников.
Рисунок 2 - АЦП прямого преобразования (1975 г.)
Устройство, изображенное на рисунке 2, представляет собой АЦП прямого преобразования MOD-4100 производства Computer Labs, 1975 года выпуска, собранный на основе дискретных компараторов. Компараторов 16 штук (они расположены полукругом, для того, чтобы уравнять задержку распространения сигнала до каждого компаратора), следовательно, АЦП имеет разрядность всего 4 бита. Скорость преобразования 100 MSPS (Mega samples per second), потребляемая мощность 14 ватт.
Устройство VHS-630 1970 года выпуска, произведенное фирмой Computer Labs, содержало 64 компаратора, имело разрядность 6 бит, скорость 30 MSPS и потребляло 100 ватт (версия 1975 года VHS-675 имела скорость 75 MSPS и потребление 130 ватт).
К 1970г. в основном были найдены и опробованы архитектуры всех известных сегодня типов АЦП, хотя их схемотехнические и технологические решения являются предметом постоянного усовершенствования [3].
2. Процесс аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования
Преобразование аналогового сигнала в цифровой предполагает последовательное выполнение следующих операций:
· Выборка значений исходной аналоговой величины в некоторые наперед заданные дискретные моменты времени, т.е. дискретизация сигнала по времени;
· Квантование (округление до некоторых известных величин) полученной в дискретные моменты времени последовательности значений исходной аналоговой величины по уровню;
· Кодирование - замена найденных квантовых значений некоторыми числовыми кодами.
Рассмотрим в качестве примера преобразование некоторого произвольного аналогового сигнала s(t), спектр которого S(iщ) ограничен частотой щмакс, в цифровой сигнал sц (пТ), где Т= 1/Fд, а п = 0,1,2...
Рисунок 3 - Аналого-цифровое преобразование: а -- исходный аналоговый сигнал; б -- дискретизация; в -- квантование
Операция дискретизации состоит в том, что по заданному аналоговому сигналу s(t) (рис. 3а) строится дискретный сигнал S(nT), причем s(nT) = s(t). Физически такая операция эквивалентна мгновенной фиксаций выборки из непрерывного сигнала s(t) в моменты времени t = пТ, после чего образуется последовательность выборочных значений {s(nT)} (рис. 3б). Конечно, такую дискретизацию на практике осуществить невозможно. Реальные устройства, запоминающие значения аналогового сигнала (они называются устройства выборки и хранения --УВХ), не в состоянии сделать этого мгновенно -- время подключения их к источнику сигнала всегда конечно. Кроме того, из-за неидеальности ключей и цепей заряда запоминающей емкости УВХ, значение взятой выборки s(nT) в той или иной степени отличается от величины исходного сигнала s(t). Тем не менее, в абстрактных рассуждениях равенство s(t) = s(nT) считается справедливым.
После того, как сигнал дискретизован, производится его квантование и кодирование, что, собственно, и является основной операцией при аналого-цифровом преобразовании. На этом этапе по заданному дискретному сигналу s(nT) строится цифровой кодированный сигнал sц(nT). Также, как и дискретный, цифровой сигнал описывается решетчатой функцией, но в данном случае эта решетчатая функция является еще и квантованной, т.е. способной принимать лишь ряд дискретных значений, которые называются уровнями квантования (рис. 3в). Уровни квантования образуются путем разбиения всего диапазона, в котором изменяется аналоговый сигнал, на ряд участков, каждому из которых присваивается определённый номер. Эти номера кодируются заранее выбранным кодом. Поскольку цифровые системы оперируют с двоичными числами, т. е. числами, выражающимися в виде поразрядных комбинаций всего двух цифр -- «нулей» («0») и «единиц» («1»), то номера уровней квантования также кодируются двоичным кодом, а их число N выбирается равным 2n.
Поскольку аналоговый сигнал в диапазоне своего изменения может принимать бессчетное множество значений, а число уровней квантования всегда конечно, очевидно, что процесс квантования сопровождается появлением неустранимой ошибки, которая называется погрешностью квантования. И действительно, какое бы значение не принимал аналоговый сигнал в пределах одного участка (шага) квантования, оно всегда будет обозначаться одним и тем же кодовым словом, соответствующим, как правило, центру этого участка. Чем дальше значение аналогового сигнала от центра участка, тем больше получается ошибка в его оценке.
Единственным способом уменьшения погрешности квантования является увеличение числа разрядов кода, которым обозначаются уровни квантования. Каждое увеличение разрядности кода на единицу вдвое увеличивает число уровней квантования и, следовательно, вдвое уменьшает погрешность квантования. Кроме погрешностей, обусловленных самим алгоритмом аналого-цифрового преобразования, в реальных АЦП возникают погрешности, связанные в неидеальностью используемой элементной базы, т.е. инструментальные погрешности.
Процесс цифро-аналогового преобразования предполагает последовательное выполнение следующих операций:
· Формирование в заданном диапазоне изменения сигнала S его дискретных значений s(nT), отличающихся на некоторое значение б, и постановка каждому сформированному уровню в соответствие некоторого кода Kn;
· Последовательное, с заданным временным интервалом nT, присвоенное выходному сигналу значений выделенных уровней, соответствующих входной последовательности кодов Kn.
Если предположить, что б=k±n, то результатом цифро-аналогового преобразования полученной ранее функции будет показанная на рисунке 3б, ступенчатая функция S(nT). Эта функция остается дискретной по уровню, что является результатом погрешности, полученной в АЦП.
Математически алгоритм цифро-аналогового преобразования можно записать в виде
,
где - погрешность преобразования на n-шаге. Уменьшение погрешностей требует уменьшения периода дискретизации и шага квантования.
2. Основные характеристики АЦП И ЦАП
Основными характеристиками ЦАП и АЦП являются быстродействие и погрешность преобразования, определяемая абсолютной погрешностью преобразования и относительной разрешающей способностью. Быстродействие ЦАП и АЦП характеризуется временем преобразования: для ЦАП это отрезок времени после поступления входного двоичного кода до установления его выходного аналогового сигнала; для АЦП - интервал времени от его пуска до момента получения выходного двоичного кода.
Абсолютная погрешность преобразования равна половине шага квантования по уровню ДU. При шаге квантования ДU, например, n-разрядный ЦАП должен обеспечивать 2n различных значений выходного напряжения, максимальное значение которого называют напряжением шкалы Uшк, связанным с ДU соотношением . Относительной разрешающей способностью дU называют отношение шага квантования по уровню ДU к напряжению шкалы. Для n-разрядных ЦАП и АЦП
.
Также АЦП характеризуются частотой преобразования и разрядностью. Частота преобразования обычно выражается в отсчетах в секунду (samples per second, SPS), разрядность - в битах. Современные АЦП могут иметь разрядность до 24 бит и скорость преобразования до единиц GSPS (конечно, не одновременно). Чем выше скорость и разрядность, тем труднее получить требуемые характеристики, тем дороже и сложнее преобразователь. Скорость преобразования и разрядность связаны друг с другом определенным образом, и можно повысить эффективную разрядность преобразования, пожертвовав скоростью.
4. Основные типы аналого-цифровых преобразователей
С позиции используемого метода преобразования все АЦП делятся на:
· АЦП параллельного преобразования (прямого преобразования, flash ADC);
· АЦП последовательного приближения (SAR ADC);
· дельта-сигма АЦП (АЦП с балансировкой заряда).
Существуют также и другие типы АЦП, в том числе конвейерные и комбинированные типы, состоящие из нескольких АЦП с различной архитектурой.
Наибольшим быстродействием и самой низкой разрядностью обладают АЦП прямого (параллельного) преобразования. Например, АЦП параллельного преобразования TLC5540 фирмы Texas Instruments обладает быстродействием 40 MSPS при разрядности всего 8 бит. АЦП данного типа могут иметь скорость преобразования до 1 GSPS. Здесь можно отметить, что еще большим быстродействием обладают конвейерные АЦП (pipelined ADC), однако они являются комбинацией нескольких АЦП с меньшим быстродействием.
Среднюю нишу в ряду разрядность-скорость занимают АЦП последовательного приближения. Типичными значениями является разрядность 12-18 бит при частоте преобразования 100 KSPS-1 MSPS.
Наибольшей точности достигают сигма-дельта АЦП, имеющие разрядность до 24 бит включительно и скорость от единиц SPS до единиц KSPS.
Еще одним типом АЦП, который находил применение в недавнем прошлом, является интегрирующий АЦП. Интегрирующие АЦП в настоящее время практически полностью вытеснены другими типами АЦП, но могут встретиться в старых измерительных приборах.
АЦП прямого преобразования
АЦП прямого преобразования получили широкое распространение в 1960-1970 годах, и стали производиться в виде интегральных схем в 1980-х. Они часто используются в составе «конвейерных» АЦП (в данной статье не рассматриваются), и имеют разрядность 6-8 бит при скорости до 1 GSPS
Архитектура АЦП прямого преобразования изображена на рис. 4.
Рисунок 4 - Структурная схема АЦП прямого преобразования
Принцип действия АЦП предельно прост: входной сигнал поступает одновременно на все «плюсовые» входы компараторов, а на «минусовые» подается ряд напряжений, получаемых из опорного путем деления резисторами R. Для схемы на рисунке 4 этот ряд будет таким: (1/16, 3/16, 5/16, 7/16, 9/16, 11/16, 13/16) Uref, где Uref - опорное напряжение АЦП.
Пусть на вход АЦП подается напряжение, равное 1/2 Uref. Тогда сработают первые 4 компаратора (если считать снизу), и на их выходах появятся логические единицы. Приоритетный шифратор (priority encoder) сформирует из «столбца» единиц двоичный код, который фиксируется выходным регистром.
Теперь становятся понятны достоинства и недостатки такого преобразователя. Все компараторы работают параллельно, время задержки схемы равно времени задержки в одном компараторе плюс время задержки в шифраторе. Компаратор и шифратор можно сделать очень быстрыми, в итоге вся схема имеет очень высокое быстродействие.
Но для получения n разрядов нужно 2n компараторов (и сложность шифратора тоже растет как 2n). Схема на рис. 4. содержит 8 компараторов и имеет 3 разряда, для получения 8 разрядов нужно уже 256 компараторов, для 10 разрядов - 1024 компаратора, для 24-битного АЦП их понадобилось бы свыше 16 млн. Однако таких высот техника еще не достигла.
АЦП последовательного приближения
АЦП последовательного приближения реализует алгоритм «взвешивания», восходящий еще к Фибоначчи. В своей книге «Liber Abaci» (1202 г.) Фибоначчи рассмотрел «задачу о выборе наилучшей системы гирь», то есть о нахождении такого ряда весов гирь, который бы требовал для нахождения веса предмета минимального количества взвешиваний на рычажных весах. Решением этой задачи является «двоичный» набор гирь.
Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения (SAR, Successive Approximation Register) измеряет величину входного сигнала, осуществляя ряд последовательных «взвешиваний», то есть сравнений величины входного напряжения с рядом величин, генерируемых следующим образом:
1. на первом шаге на выходе встроенного цифро-аналогового преобразователя устанавливается величина, равная 1/2Uref (здесь и далее мы предполагаем, что сигнал находится в интервале (0 - Uref).
2. если сигнал больше этой величины, то он сравнивается с напряжением, лежащим посередине оставшегося интервала, т.е., в данном случае, 3/4Uref. Если сигнал меньше установленного уровня, то следующее сравнение будет производиться с меньшей частью оставшегося интервала (т.е. с уровнем 1/4Uref).
3. Шаг 2 повторяется N раз. Таким образом, N сравнений («взвешиваний») порождает N бит результата.
Рисунок 5 - Структурная схема АЦП последовательного приближения.
АЦП последовательного приближения состоит из следующих узлов:
1. Компаратор. Он сравнивает входную величину и текущее значение «весового» напряжения (на рисунке 5 обозначен треугольником).
2. Цифро-аналоговый преобразователь (Digital to Analog Converter, DAC). Он генерирует «весовое» значение напряжения на основе поступающего на вход цифрового кода.
3. Регистр последовательного приближения (Successive Approximation Register, SAR). Он осуществляет алгоритм последовательного приближения, генерируя текущее значение кода, подающегося на вход ЦАП. По его названию названа вся данная архитектура АЦП.
4. Схема выборки-хранения (Sample/Hold, S/H). Для работы данного АЦП принципиально важно, чтобы входное напряжение сохраняло неизменную величину в течение всего цикла преобразования. Однако «реальные» сигналы имеют свойство изменяться во времени. Схема выборки-хранения «запоминает» текущее значение аналогового сигнала, и сохраняет его неизменным на протяжении всего цикла работы устройства.
Достоинством устройства является относительно высокая скорость преобразования: время преобразования N-битного АЦП составляет N тактов. Точность преобразования ограничена точностью внутреннего ЦАП и может составлять 16-18 бит (сейчас стали появляться и 24-битные SAR ADC, например, AD7766 и AD7767).
Дельта-сигма АЦП
И, наконец, самый интересный тип АЦП - сигма-дельта АЦП, иногда называемый в литературе АЦП с балансировкой заряда. Структурная схема сигма-дельта АЦП приведена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Структурная схема сигма-дельта АЦП
Принцип действия данного АЦП несколько более сложен, чем у других типов АЦП. Его суть в том, что входное напряжение сравнивается со значением напряжения, накопленным интегратором. На вход интегратора подаются импульсы положительной или отрицательной полярности, в зависимости от результата сравнения. Таким образом, данный АЦП представляет собой простую следящую систему: напряжение на выходе интегратора «отслеживает» входное напряжение. Результатом работы данной схемы является поток нулей и единиц на выходе компаратора, который затем пропускается через цифровой ФНЧ, в результате получается N-битный результат.
На рисунке 6 изображена структурная схема сигма-дельта АЦП первого порядка. Сигма-дельта АЦП второго порядка имеет два интегратора и две петли обратной связи.
На рисунке 7 показаны сигналы в АЦП при нулевом уровне на входе (сверху) и при уровне Uref/2 (снизу).
Рисунок 7 - Сигналы в АЦП при разных уровнях сигнала на входе
Основным достоинством сигма-дельта АЦП является высокая точность, обусловленная крайне низким уровнем собственного шума. Однако для достижения высокой точности нужно, чтобы частота среза цифрового фильтра была как можно ниже, во много раз меньше частоты работы сигма-дельта модулятора. Поэтому сигма-дельта АЦП имеют низкую скорость преобразования.
Они могут использоваться в аудиотехнике, однако основное применение находят в промышленной автоматике для преобразования сигналов датчиков, в измерительных приборах, и в других приложениях, где требуется высокая точность, но не требуется высокой скорости.
5. Основные типы цифро-аналоговых преобразователей
Наиболее наглядно функционирование цифро-аналоговых преобразователей можно продемонстрировать на примере классических схем их построения:
· ЦАП с весовыми резисторами, так называемый R-2R-преобразователь;
· ЦАП на основе широтно-импульсной модуляции (ЦАП-ШИМ).
ЦАП с весовыми резисторами
Схема ЦАП представлена на рисунке 8. Она образована N-резисторами (по количеству разрядов) и таким же количеством «перекидных» переключателей. Величина резистора каждого разряда отличается от соседнего в 2 раза. Если на цифровые входы всех разрядов поданы нули, то резисторы подключены к «земле». Поступление «1» на цифровой вход разряда подключает к резистору источник опорного напряжения. Нетрудно убедиться, что напряжение на выходе ЦАП будет изменяться по двоичному закону в соответствии с поданным кодом.
Рисунок 8. ЦАП с весовыми резисторами
Подобная схема построения очень проста, однако применяется крайне редко и в самых неточных устройствах, так как требования к согласованию резисторов и погрешности, вносимые сопротивлением ключа, не позволяют достигать разрядности более 6 бит.
ЦАП R-2R преобразователь
В значительной степени недостатки схемы с весовыми резисторами преодолены в ЦАП R-2R (рис. 9). Свойством данной лестничной схемы является то, что при добавлении нового звена ее импеданс не изменяется, а вклад предыдущих звеньев уменьшается в 2 раза. Подключая, в соответствии с двоичным кодом, резисторы к верхнему или нижнему потенциалу, получают требуемое напряжение.
Ввиду того, что в данной структуре используются всего два номинала резисторов, точность их согласования получается намного лучше. Найдены также и способы уменьшения влияния сопротивлений ключей. В результате этот тип преобразователя позволяет достигать 16-разрядной точности, хотя основная область его применения 8-12-разрядные устройства.
Рисунок 9 - ЦАП R-2R
Следует отметить, что данный тип преобразователя широко применяется для построения быстродействующих ЦАП со временем установления 10-50 нс.
ЦАП на основе широтно-импульсной модуляции
Если не требуется высокое быстродействие, зато необходима высокая точность, часто применяется преобразователь на основе широтно-импульсной модуляции (рис. 10). Этот тип ЦАП содержит минимум аналоговых элементов и хорошо реализуется в технологиях цифровых интегральных схем, что и объясняет его широкое использование в медленных прецизионных системах (например, системы питания магнитов в ускорителях, томографах и т.п.).
Основой устройства является узел, преобразующий с помощью цифровых методов управляющий код в длительность импульса (генератор код-скважность). Частота следования импульсов поддерживается с высокой стабильностью. Полученный широтно-модулированный сигнал управляет коммутатором, подключающим к выходному фильтру на время, определяемое длительностью импульса, +Uref а в отсутствие импульса -Uref.
Таким образом, среднее значение полученной импульсной последовательности может изменяться с очень малым квантом, за счёт чего и достигается высокая разрядность. Назначение фильтра низких частот на выходе - получение из последовательности импульсов среднего напряжения с приемлемым уровнем пульсаций.
Рисунок 10 - ЦАП на основе широтно-импульсной модуляции
Данная схема имеет высокую степень линейности преобразования и разрядность 16-20 бит. Основной недостаток - низкое быстродействие, задаваемое постоянной времени фильтра.
В заключение обратим внимание на важный элемент, присутствующий во всех схемах цифро-аналоговых преобразователей, - источник опорного напряжения, задающий максимальный выходной сигнал преобразователя. Именно это напряжение преобразуется во внутренних цепях устройства и в итоге оказывается на выходе. Поэтому качество работы ЦАПа определяется не только его внутренней структурой, но и качеством опорного источника (стабильностью, реакцией на изменение нагрузки и т.п.).
Заключение
Цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) являются неотъемлемой частью автоматических систем контроля, управления и регулирования. На их основе строят преобразователи и генераторы практически любых функций, цифроуправляемые аналоговые регистрирующие устройства, корреляторы, анализаторы спектра и т. д. Велики перспективы использования быстродействующих преобразователей в телеметрии и телевидении. Несомненно, серийный выпуск малогабаритных и относительно дешевых АЦП еще более усилит тенденцию проникновения метода дискретно-непрерывного преобразования в сферу науки и техники.
Одним из стимулов развития цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей в интегральном исполнении в последнее время является широкое распространение микропроцессоров и методов цифровой обработки данных. В свою очередь потребность в АЦП стимулирует их разработку и производство с новыми, более совершенными характеристиками. В настоящее время применяют три вида технологии производства АЦП: модульную, гибридную и полупроводниковую. При этом, доля производства полупроводниковых интегральных схем (ИМС ЦАП и ИМС АЦП) в общем объеме их выпуска непрерывно возрастает и в недалеком будущем, по-видимому, в модульном и гибридном исполнениях будут выпускаться лишь сверхточные и сверхбыстродействующие преобразователи с достаточно большой мощностью.
Список литературы
1. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. - М.: Горячая Линия - Телеком, 2000. - 768 с.
2. Никамин В.А. Аналогово-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. - СПб.: КОРОНА принт; М.: «Альтекс-А», 2003. - 224 с., ил. ISBN 5-94271-013-9.
3. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи / Практикум по техническим средствам автоматизации научных исследований // сост. Е.А. Бехтенев. Новосибирский государственный университет, 2010.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Применение аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для преобразования непрерывных сигналов в дискретные. Осуществление преобразования цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Анализ принципов работы АЦП и ЦАП.
лабораторная работа [264,7 K], добавлен 27.01.2013Разработка структурной и функциональной схем устройства преобразования аналоговых сигналов на микропроцессоре PIC. Входное буферное устройство, аналого-цифровой преобразователь. Устройство цифровой обработки сигнала, широтно-импульсный модулятор.
контрольная работа [612,9 K], добавлен 11.04.2014Система аналого-цифрового преобразования быстроизменяющегося аналогового сигнала в параллельный десятиразрядный код, преобразования параллельного цифрового кода в последовательный код. Устройство управления на логических элементах, счетчик импульсов.
курсовая работа [98,8 K], добавлен 29.07.2009Структурная схема цифровых систем передачи и оборудования ввода-вывода сигнала. Методы кодирования речи. Характеристика методов аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Способы передачи низкоскоростных цифровых сигналов по цифровым каналам.
презентация [692,5 K], добавлен 18.11.2013Логические основы цифровой техники, типы сигналов. Анализ, разработка и синтез логических схем; мультиплексоры. Принцип аналого-цифрового преобразования информации. Конструктивные и функциональные модули микропроцессоров для персонального компьютера.
курс лекций [1,8 M], добавлен 28.06.2013Изучение принципа работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП и ADC) . Классическая схема аналого-цифрового преобразования: аналоговый сигнал, компараторы, выходной код, шифратор. Характеристика отсчётов аналогового сигнала и частей опорного напряжения.
статья [344,1 K], добавлен 22.09.2010Особенности архитектуры и принцип работы конвейерных аналого-цифровых преобразователей. Использование цифровой корректировки для устранения избыточности. Схемы КМОП ключа, выборки-хранения, компаратора, умножающего цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.02.2013Микропроцессорное вычислительное устройство для обработки информации и управления в составе радиотехнической системы. Формирование программы генерации "пилы". Преобразование цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 23.02.2013Устройства, преобразующие аналоговый сигнал в цифровой код и цифровой код в аналоговый сигнал. Расчет синхронного счетчика, дешифратора. Использование пакета схемотехнического моделирования Micro-CAP. Расчет и построение цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [414,4 K], добавлен 21.11.2012Характеристика основных типов цифро-аналоговых преобразователей. Особенности программирования портов ввода вывода микроконтроллера. Составление программ, синтезирующих аналоговый сигнал заданной формы. Схемы резистивной матрицы, листинг программы.
лабораторная работа [226,1 K], добавлен 22.11.2012Проектирование устройства преобразования цифровой информации в аналоговую и наоборот для цифрового магнитофона. Описание используемых интегральных микросхем. Разработка структурной и принципиальной схемы цифрового канала звукозаписи без кодера и декодера.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.10.2010Задачи применения аналого-цифровых преобразователей в радиопередатчиках. Особенности цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) для работы в низкочастотных трактах, системах управления и специализированных быстродействующих ЦАП с высоким разрешением.
курсовая работа [825,8 K], добавлен 15.01.2011Общее понятие и классификация сигналов. Цифровая обработка сигналов и виды цифровых фильтров. Сравнение аналогового и цифрового фильтров. Передача сигнала по каналу связи. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой для передачи по каналу.
контрольная работа [24,6 K], добавлен 19.04.2016Требования к микросхемам аналогового интерфейса связи. Спектр мощности речевого сигнала. Характеристика сигналов аналоговых сообщений. Последовательность импульсов при передаче точек. Восстановление цифровых сигналов. Уплотнение каналов в телефонии.
презентация [850,5 K], добавлен 22.10.2014Разработка устройства преобразования аналоговых сигналов на базе микроконтроллера PIC16F877 и ЦАП AD5346, осуществляющее преобразование в последовательность двоичных кодов, обработку кодов и преобразование результатов обработки в аналоговые сигналы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.06.2012Импульсно-кодовая модуляция - метод цифрового представления. Преобразование аналогового сигнала в цифровой, операции: дискретизация по времени, квантование полученной совокупности отсчетов, замена квантованных значений сигнала последовательностью чисел.
реферат [210,9 K], добавлен 09.11.2010Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов. Анализ преобразователей последовательных кодов в параллельный. Преобразователи с распределителями импульсов. Разработка преобразователя пятнадцатиразрядного последовательного кода.
курсовая работа [441,5 K], добавлен 09.12.2011Устройства обработки аналоговых сигналов: аналого-цифровые; буферы данных; постоянное и оперативное запоминающее устройство. Основные типы микропроцессорных устройств: секционные, однокристальные с фиксированной разрядностью, однокристальные микроЭВМ.
контрольная работа [523,2 K], добавлен 23.10.2012Передача аналоговых сигналов. Требования к защитному интервалу на этапе итерации. Расчет параметров подсистемы преобразования дискретных сигналов при использовании способа наложения. Структурная схема мультиплексора и аппаратуры линейного тракта.
курсовая работа [899,6 K], добавлен 22.06.2012Преобразование непрерывной функции в дискретную. Квантование сигнала по уровню. Методы преобразования непрерывной величины в код. Виды, статистические и динамические параметры аналого-цифровых преобразователей. Функциональные схемы интегральных АЦП.
курсовая работа [605,9 K], добавлен 11.05.2016