ЦИФРОАНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) – функциональный узел, однозначно преобразующий кодовые комбинации цифрового сигнала в значение аналогового сигнала. Основой для нахождения однозначного соответствия может служить соотношение:

U_вых= Е₀ (ХТ2^-1 + Х₂2^-2 + … + Х_N2^-N),

где U_вых – напряжение на выходе ЦАП;

Е₀ – опорное напряжение;

Х (Х₁, Х₂,… Х_N) – цифровой код; Х_I принимает значение 0 или 1.

При определении Е₀ каждому Х_I на выходе устройства соответствует напряжение U_вых.

Схема включает (рисунок 28):

- Е₀ – источник опорного напряжения;

- матрицы двоично-весовых регистров (R₁);

- К_П – ключи;

- дифференциальный ОУ.

R1 = R

Uвх

DA

Uвых

Kп

Kп

Kп

Kп

X4

X3

X2

X1

Xвх

Rос = R × 2-1

Rп = 2пR

R3 = 4R

R2 = 2R

Рисунок 28 – Схема цифроаналогового преобразователя

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) решают задачу поиска однозначного эквивалента аналоговому сигналу цифрового кода. На вход АЦП поступает аналоговый сигнал и после конечного времени преобразования на его выходе появляется цифровой код.

Рассмотрим АЦП параллельного кодирования (рисунок 29). Этот метод заключается в следующем:

ПШ

U_вх подается одновременно на первые входы каждого из компараторов (К), а их вторые входы подключены к источникам равномерно изменяющихся опорных напряжений (4 источника).

R

R

R

R

R

R

R

R

R

К

К

К

К

К

К

К

К

+Eп

Uвх

Рисунок 29 – Схема аналого-цифрового преобразователя

Приоритетный шифратор (ПШ) формирует выходной цифровой сигнал, соответствующий самому старшему номинальному параметру. Этот способ отличается наибольшим быстродействием.

Параллельные преобразователи имеют от 16 до 256 уровней квантования (от 4 до 8 разрядов выходного кода). При большом числе разрядов АЦП становится чрезмерно дорогостоящим.

В АЦП происходят два процесса:

– деление;

– кодирование.

От датчиков измерительных устройств аналоговые сигналы поступают обычно в виде изменяющегося значения I или U.

Весь диапазон изменения входного сигнала разбивается делением в АЦП на интервалы, которым присваиваются двоичные коды.

Кодирование входного сигнала производится сравнением его значения со значениями выделенных интервалов, в результате чего входной сигнал заменяется цифровым машинным кодом.