Основные параметры и классификация АЦП

Процесс аналого-цифрового преобразования состоит из многократного сравнения входного аналогового сигнала с набором эталонных сигналов.

Классификация АЦП

По алгоритму работы АЦП различают следующие основные типы .

1. АЦП, использующие метод последовательного счета. Входная аналоговая величина уравновешивается суммой одинаковых и минимальных эталонов, называемых квантами. Момент равенства и сумма эталонов определяются с помощью одного сравнивающего устройства. Результат преобразования характеризуется числом квантов, используемых при преобразовании.

2. АЦП, использующие метод поразрядного кодирования, при котором входная величина последовательно сравнивается с суммой эталонов, имеющих значение квантов, где . То есть два соседних эталона различаются в два раза. Сравнение начинается со старшего разряда. В зависимости от результата сравнения формируется цифра в старшем разряде выходного кода, после этого производится сравнение со следующим эталоном. После окончания преобразования входная величина будет уравновешена суммой тех эталонов, у которых в соответствующих разрядов записана «1». Сравнение производится с помощью одного сравнивающего устройства.

3. АЦП, использующие метод считывания, при котором используется набор из эталонов. Младший эталон равен одному кванту, следующий - двум и тд. Входная величина одновременно сравнивается со всеми эталонами, следовательно для реализации АЦП требуется сравнивающих устройств. Результат преобразования фиксируется по числу сравнивающих устройств, отметивших равенство или превышение входного сигнала. Результат преобразования представлен в виде унитарного разрядного кода, который необходимо преобразовать в натуральный двоичный код.

Все эти методы и производные от них объединяются в общий метод преобразования, называемый обобщенным методом шкал, так как процесс преобразования сводится к сравнению входной аналоговой величины с набором эталонов, который можно представить в виде некоторой шкалы.

По роду аналоговой величины - ток и напряжение, угловое и линейное перемещение, временной интервал, фаза и частота переменного тока.

Параметры АЦП.

Требования ТЗ на проектирование АЦП может достигать сотен. Однако, их можно сгруппировать в 4 основные группы

точностные;

временные;

надежностные;

обобщенные стоимостные.

Параметры номинальной функции преобразования.

Номинальная функция преобразования устанавливает зависимость между числовым значением выходного кода и входным сигналом. Включает в себя: код выходного сигнала, число разрядов кода; номинальная ступень квантования; диапазон изменения входного сигнала.

Обратная величина номинальной ступени преобразования - коэффициент преобразования.

Параметры точности.

Погрешность результата преобразования - разность приведенного ко входу результата преобразования и входной величины, вызвавшей появление результата.

Погрешность преобразования систематическая - отклонение среднего статистического значения подмножества входной величины, вызывающей появление заданного результата, от приведенного ко входу значения этого результата.

Погрешность преобразования случайная - составляющая суммарной погрешности, определяемая разбросом значений входной величины, вызывающей появление заданного результата преобразования.

Погрешность уровня квантования - разность действительного значения входного сигнала, при котором происходит изменение кода с на , и номинального значения .

Нелинейность преобразования - максимальное значение из всех систематических погрешностей во всем диапазоне квантованной шкалы.

Дифференциальная нелинейность преобразования - разность двух смежных реальных ступеней квантования, и .

Динамические параметры.

Время преобразования - интервал времени между сигналом «Запуск» и сигналом «Считывание», для которого нормируется статическая погрешность преобразования.

Предельная частота запуска.

Время задержки запуска. Минимально необходимое время переходного процесса во входных цепях.

Функция влияния - зависимость изменения параметров от влияющих факторов (температура, питающего напряжения и тд.).

Параметры сопряжения электрические. Характеризуют все входы и выходы АЦП с точки зрения сопряжения с внешними устройствами. Разделяются на параметры аналогового сопряжения и параметры цифрового сопряжения.