Требования к ацп

1)Количество разрядов должно обеспечивать требуемую точность проведения измерений при проведении эксперимента (необходимо учитывать знак, в таком случае ).

Если ΔU_min =5мВ, то 10-ти разрядный элемент не подойдет, т.е. n≥11 разрядов.

2. U_max должно соответствовать диапазону преобразуемых напряжений. Если U_max превышает допустимое для данного АПЦ значение напряжения, но не превышает Uпроб, то АЦП будет показывать U_max, но с ним ничего не случится.

Следует учитывать, что любая аппаратура имеет шум и необходимо учитывать шумы измеряемого параметра.

Желательное условие: ΔU>А_шум.

Основная характеристика: отношение сигнала к шуму.

4) Временной параметр (t_АЦП преобразования должно быть меньше заданного). f – частота преобразования. В паспорте указывается частота преобразования всех каналов (суммарная). Если n каналов, то частота преобразования одного f_кан= f_пр/n

5) Наличие или отсутствие гальванической развязки.

Делается на платах АЦП между входом и землей ПК.

Наличие (отсутствие) гальванической развязки. Определяется требованием к помехоустойчивости либо требованием к безопасности оборудования. Гальваническая развязка уменьшает скорость передачи данных между АЦП и ПК.

Гальваническая развязка применяется при необходимости, это дает преимущество, то есть исключает токи. Схема защищена от помех и уменьшается риск выхода из строя прибора или АЦП.

6) Наличие и количество цифровых линий ввода – вывода.

Методы ацп

1. Параллельное преобразование.

Это наиболее быстрый метод, т.к. за 1 такт происходит преобразование напряжения в код.

Если U⁺>U¯, то входной код =1, если U⁺<U¯, то входной код =0.

На положительные входы подается Uвх одновременно. На инверсный вход – разделенное напряжение.

На отрицательные входы подается образцовое (эталонное, опорное) напряжение, разделенное с помощью резистивного делителя.

U =U₀/2, где 2 – количество резисторов.

По закону Ома: I=const.

В каждой точке напряжение уменьшается равномерно на ΔU. Нужно найти разницу.

На тех компараторах, у которых входное (на «+») измеренное напряжение превышает напряжение, подаваемое на « - » вход, на выходе будет 1, остальные 0. Эта разница и есть информационный код, который нужен. Но это неудобно, поэтому нужно осуществить обратное преобразование.

Состояние выходов компараторов фиксируется в триггерах памяти Т по «+» переднему фронту импульса записи.

Данный класс АЦП относится к наиболее быстрым АЦП, т.к. используются минимальные задержки во всем измерительном тракте, отсутствие итераций преобразований и отсутствие времени заряда разряда при преобразованиях. Время преобразования определяется скоростью работы компаратора и электрической схемы (триггеров, шифраторов, частотой преобразования). Все происходит за 1 такт.

Резистивной матрицей опорное напряжение уменьшается пошагово от до на величину разрешения АЦП.

Наличие резистивной матрицы дает погрешность преобразования, поскольку невозможно сделать совершенно одинаковые резисторы.

За счет параллельности преобразования увеличивается скорость преобразования сигнала, но прибор дорожает.

Каждый сигнал с компаратора записывается в память двоичным кодом (0 и 1); а с выхода памяти кодировщик упаковывает данные в шестнадцатеричный код.

Этот класс АЦП не имеет сигнала готовности.

Время преобразования определяется быстродействием компаратора, временем кодировки и временем вывода данных.

Преимущества:

- высокое время преобразования 100нс÷10нс, определяется задержкой в элементах АЦП.

При частоте 100МГц нужно использовать буферизацию.

Недостатки:

- если один из резисторов будет отличаться от другого, то будет появляться погрешность резистивных делителей, а значит, будут возникать погрешности в характеристике АЦП (дифференциальная, интегральная нелинейность, погрешности в начальной и конечной точках).