Характеристики аналого-цифровых преобразователей.

Цифровые измерительные приборы.

В практике электрических измерений все шире используются цифровые методы и средства преобразования, хранения, обработки, передачи и представления информации. Цифровые инструменты активно вытесняют аналоговые при измерении самых разных физических величин.

Во всем многообразии цифровых средств измерений наибольший интерес для нас представляют две большие группы:

А)Измерительные приборы;

Б)Измерительные преобразователи;

Первую группу представляют автономные, сравнительно медленно действующие цифровые измерительные приборы, предназначенные в основном для статических однократных измерений, выполняемых в ручную оператором

Вторая группа- это различные цифровые измерительные преобразователи, предназначенные для работы в составе информационно-измерительных систем, измерительно-вычислительных комплексов, автоматизированных измерительных установок. Они обладают, как правило, высоким быстродействием или имеют другие специальные характеристики и функциональные возможности.

Довольно широко распространены цифровые регистрирующие измерительные приборы и преобразователи, обеспечивающие возможности длительной регистрации процессов, последующей записи их в память персонального компьютера, для последующей обработки с помощью специальных программ.

Характеристики аналого-цифровых преобразователей.

Наиболее важным и ответственным узлом любого цифрового средства измерений является АЦП, поскольку именно он определяет основные метрологические характеристики и быстродействие всего прибора. Задача АЦП автоматически трансформировать бесконечное множество возможных значений входной аналоговой величины в конечное множество цифровых эквивалентов (кодов). Разрядность АЦП, его погрешности, чувствительность, быстродействие в значительной мере определяют окончательную достоверность результата измерения и регистрации, возможности и характеристики цифровой измерительной аппаратуры.

Рассмотрим основные характеристики АЦП:

1) Длина шкалы L –характеризует число возможных уровней преобразования, длина шкалы определяется разрядностью АЦП;

2) Разрядность n- это число двоичных разрядов (бит) или десятичных, если разрядность АЦП двоичная, то длина шкалы L=2^N, если десятичная , то длина шкалы L=10^N. Цифровые средства измерения, предназначенные для работы с человеком, имеют десятичную разрядность.

3) Разрешающая способность R-это величина, обратная длине шкалы и характеризующая чувствительность АЦП. Чем больше длина шкалы L , тем лучше разрешающая способность R и тем, следовательно, выше качество преобразования.

4) Значение кванта q- единицы младшего значащего разряда (МРЗ) определяется отношением номинального значения входного напряжения U_НОМ , к длине шкалы L,

Чем меньше значение q, тем выше чувствительность преобразования и, как правило, выше точность.

5) Погрешность квантования - важное понятие в цифровой измерительной техники. Одним из основных источников недостоверности преобразования аналогового сигнала в цифровой код, является процедура квантования, т.е. автоматического округления. Преобразование входного напряжения в конечное число возможных уровней выходного кода неизбежно приводит к появлению погрешности квантования.

6) Частота дискретизации F_Д – дна из важнейших характеристик АЦП, позволяющая оценить его динамические свойства (скорость преобразования), т.е. возможность его работы с быстроменяющимися сигналами, что особенно важно для системных цифровых вольтметров. Значение F_Д может выражаться числом результатов преобразования в секунду – отсчетов в секунду или слов в секунду, или в герцах.

7) Длительность цикла преобразования (шаг дискретизации) T_Ц – это величина, обратная частоте дискретизации F_Д, означающая интервал времени, необходимый для выполнения одного полного цикла преобразования. Значение T_Ц выражается в единицах времени с, мс, мкс. Зная значение частоты дискретизации можно определить и шаг дискретизации.