Устройство аналогового ввода данных
Устройство аналогового ввода данных служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Эти устройства называют аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Служит для преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов в цифровую форму, воспринимаемую компьютером.
Основные параметры:
–диапазон входного напряжения.
Бывают однополярные и двухполярные АЦП. (для однополярного АЦП напряжение может изменяться в интервале от 0 до Umax,, в двухполярных от -Umax, до Umax.).
Старший разряд – знак. Если он равен 0, то знак «+», если 1, то «-»
Существует стандартный ряд максимально допустимых напряжений Umax: 1; 2,5; 5; 10 В.
- время преобразования (определяется типом микросхем, реализующих метод преобразования),
- число разрядов.
Число разрядов в регистре АЦП не может быть основным показателем качества платы. Говорить о разрядности АЦП имеет смысл только тогда, когда величина приведенного к входу шума не превышает единицы младшего разряда.
Стандартный ряд: 8, 10, 11, 12, 14.
Число разрядов определяет разрешающую способность.
-погрешность преобразования (интегральная и дифференциальная нелинейности);
- количество входных каналов (мультиплексер);
- возможность преобразования дифференциальных сигналов;
- объем буферной памяти;
- наличие DSP
АЦП могут быть выполнены в виде карты, вставляемой в слот ПК на материнской плате, либо внешнее устройство (модуль, блок), соединяющийся с ПК интерфейсом.
Время преобразования – время между командой на преобразование и готовностью данных на выходе АЦП.
Погрешности преобразования.
Nmax=2n – максимальный выходной код,
– шаг квантования
– значение, на которое должно измениться
входное напряжение, чтобы код на выходе
АЦП изменился на 1.
Umaxвх не является предельным входным напряжением, ему соответствует максимальный код.
Максимально допустимое напряжение [Umax] – это такое максимальное напряжение Uвх, при котором оно остается в работе; если подать напряжение больше [Umax], то АЦП выйдет из строя.
Пример:
Берем n =10→210=1024
Umaxвх =10,24В → ΔU=10,24/1024=0,01В=10мВ
Для двух полярных АЦП (можно измерять напряжение от – до +)
Uвх = (- 10,24)÷(+10,24)
Диапазон в 2 раза выше.
Оцифровывается 9, а не 10 разрядов. Старший разряд используется как знак, т.к. есть +.
29=512,
ΔU=10,24/512=20мВ → шаг получается грубее.
Погрешность в нулевой точке. Погрешность в начале шкалы показывает -10, чтобы был 0 на входе. Погрешность в конце шкалы учитывается с помощью калибровки.
Интегральная нелинейность – максимальное отклонение квантового сигнала от идеальной характеристики преобразования за вычетом половины идеальной величины шага квантования;
Дифференциальная нелинейность – максимальная разность выходных кодов АЦП при подаче на вход последовательно двух значений сигналов, различающихся на шаг квантования, то есть на минимальную величину 1/2n, где n – число разрядов АЦП.
Температурный коэффициент преобразования – это зависимость результатов преобразования от температуры.