35. Сегментированные цап.

На практике на выходе наблюдаются выбросы, амплитуда которых зависит от номера переключаемого разряда.

Д ля устранения этих недостатков применяются сегментированные ЦАП, в которых используются два вида преобразователей: ЦАП с суммированием токов (суммированием весовых токов, матрицей R-2R, с внутренними источниками тока) и простейшие строковые ЦАП с выходом по току или по напряжению

Принцип построения сегментированных ЦАП заключается в том, чтобы старшие разряды, дающие наибольшие погрешности, отделить от младших и преобразовать их в аналог с помощью строкового ЦАП, дающего малые кодозависимые помехи, младшие разряды преобразовать в аналог с помощью обычной двоичной схемы ЦАП, а на выходе произвести суммирование двух выходных сигналов, соответствующих младшим и старшим разрядам.

Функциональная схема сегментированного 10-ти разрядного ЦАП

Входной 10-ти разрядный регистр предназначен для ввода и хранения входного двоичного параллельного кода. Дешифратор преобразует пять старших разрядов входного параллельного кода в позиционный 31-разрядный код. Таким образом второй 36-ти разрядный регистр хранит 31-ти разрядный позиционный код старших разрядов и пятиразрядный параллельный двоичный код пяти младших разрядов. Этот регистр необходим из-за задержки прохождения сигналов через дешифратор. Позиционный код поступает на строковый ЦАП, младшие пять разрядов – на двоичный ЦАП с параллельным входным кодом, как правило, с суммированием токов и с матрицей R-2R. На выходе токи этих двух ЦАП суммируются.

36. Цифровые потенциометры. Цап прямого цифрового синтеза.

Основу цифровых потенциометров составляет резистивная матрица, как правило, из 256 резисторов равного сопротивления, соединенных последовательно (рис.28.12). Вывод С через ключи S₀…S₂₅₅ может подключаться к любой точке резистивной цепи в зависимости от входного кода. Входной двоичный код преобразуется дешифратором 8×256 в позиционный код, управляемый ключами.

а) б)

Существует большое количество моделей цифровых потенциометров – без энергонезависимой памяти, с однократным программированием, с энергозависимой памятью. Энергонезависимое ЗУ особенно удобно для построения схем с автоматической подстройкой.

Основными областями применения цифровых потенциометров являются перестраиваемые фильтры, линии задержки, времязадающие цепи; схемы перестройки коэффициента передачи, усиления, уровня; согласование импедансов и замена механических потенциометров.

37. Ацп. Общие положения. Параметры ацп. Погрешности ацп.

Процедура аналого-цифрового преобраз. непрерывного сигнала представ. собой преобраз. Непрерыв. ф-ции U(t) в послед-сть чисел U(t_n), где n = 0, 1, 2 …, отнесенных к некоторым фиксир. моментам t. При дискрет-ции непрерыв. ф-ция U(t) преобраз-ся в послед-ть ее отсчетов U(t_n), как показано на рис.28.1, а.

Рис.29.1. Процесс дискретизации (а) и квантования (б) непрерывного сигнала.

Квантование: мгновенные знач. Ф-ции u(t) ограничиваются только опр. уровнями, кот. наз. уровнями квантования. В рез-те квантования непрерывная ф-ция U(t) принимает вид ступенчатой кривой U_К(t), показанной на рис.29.2,б.

Кодирование представл. дискретные квантованные вел-ны в виде цифрового кода. С помощ. операции кодирования осущ. условное представл. численного зн-ия вел-ны.

Чем меньше интервал дискрет-ции, тем точнее представляется сигнал. При малом интервале дискрет-ции необходим большой объем памяти и высокое быстродействие АЦП..

Частоту взятия выборок f_В опр. из т. Котельникова: f_В ≥ 2f_МАКС,где f_МАКС – наиб. частота спектра дискретизируемого сигнала.

а) б)

Рис.29.2. Неправильный (а) и правильный (б) выбор интервала дискретизации

При дискрет-ции возникает погрешность, обусловленная конечным временем одного преобраз-ния и неопределен. момента t его окончания. При равномерной дискрет-ции отсчеты берутся с периодом Т_В, однако в эти моменты только нач-ся процесс преобраз-я. Окончание этого процесса зависит от t преобразования АЦП и скорости изменения вх-ой вел-ны. В рез-те вместо равномерной дискрет-ции получ-ся дискрет-ция с перемен. периодом. Погрешность наз-ся апертурной. t_А - время, в течение кот. сохр-ся неопр. м/у значением выборки и t, к которому она относится (рис.29.4).

Апертурная погрешность: δ_А = Δu_А / U_макс = ω t_А. T / t_А = π / δ_А.. Для ↓ апертурной погрешности приходится в π / δ_А ↑ частоту преобразю АЦП.

Рис.29.4. Апертурная погрешность

Цифровое представление сигнала всегда дискретно, число его возможных сост. опр-ся разреш. способностью, т.е. разрядностью АЦП. Разность м/у 2я соседними знач-ми квантованной вел-ны наз-ся шагом квантования h. Любой аналоговый сигнал, поступающий на вх. идеального N-разрядного АЦП, производит шум квантования. Среднеквадратическое зн. шума ≈ весу h / .

Рис.29.5. Хар-ка идеального квантователя (а) и погрешность квантования (б)

Параметры АЦП хар-ют преобразователь в статич., динамич. режимах, а также опр. погрешности квантования.

Погрешность квантования АЦП опр-ся соотношением сигнал/шум SNR.

Статич. параметры АЦП.

Динамич. параметры. Динамич. погрешности связаны с дискрет-цией сигналов, изменяющихся во времени.

1. Макс. частота дискрет-ции –наиб. частота, с кот. осущ. выборки вх-го сигнала при усл., что выбранный параметр не выходит за заданные пределы.

2.  t преобразования – t, отсчитываемое от начала импульса дискрет-ции или начала преобраз-ия до появл. на вых-е устойчивого кода, соответ. данной выборке.

3. t выборки (стробирования) – t, в течение кот. происх. образ-ие одного выборочного значения.