22.2. Схема квантования.

Чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровую форму, используются аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Процедуру аналого-цифрового преобразования сигнала обычно представляют в виде последовательности трех операций: дискретизации, квантования и кодирования. Операция дискретизации заключается в определении выборки моментов времени измерения сигнала. Операция квантования состоит в считывании значений координаты сигнала в выбранные моменты измерения с заданным уровнем точности, а операция кодирования – в преобразовании полученных измерений сигнала в соответствующие значения некоторого цифрового кода или кодовой комбинации, которые затем передаются по каналам связи. При квантовании по уровню непрерывное множество значений функции f(t) заменяется множеством дискретных значений. Для этого в диапазоне непрерывных значений функции f(t) выбирается конечное число дискретных значений этой функции (дискретных уровней) и в процессе квантования значение функции f(t) в каждый момент времени заменяется ближайшим дискретным значением. В результате квантования образуется ступенчатая функция .

Расстояние между дискретным соседними уровнями называется интервалом или шагом квантования . Различают равномерное квантование по уровню, при котором шаг квантования постоянен, и неравномерное, когда шаг непостоянен. На практике широкое распространение получило равномерное квантование в связи с простотой его технической реализации. Вследствие квантования функции по уровню появляются методические погрешности, так как действительное мгновенное значение функции заменяется дискретным. Эта погрешность, которая получила название погрешности квантования по уровню или шума квантования, имеет случайный характер. Абсолютное ее значение в каждый момент времени определяется разностью между квантованным значением и действительным мгновенным значением функции f(t), т.е. .

— зона чувствительности.

- суммирующий ОУ.

- спаренный суммирующий ОУ.

- суммирующий ОУ.

 - инвертирующий ОУ. Для реверса фазы ’Х_вых’ перед подачей на вход ’6’.

- интегрирующий ОУ.

- инвертирующий ОУ. Для возврата фазы квантованного ’Х’.

22.3.

Зная значение напряжение полной шкалы, мы можем найти напряжения, соответствующие каждому разряду. В нашем случае U_пш=5В и количество разрядов n=6: N разряд = U_пш/2^N, N ; 1 разряд = 2,5В; 2 разряд = 1,25В; 3 разряд = 0,625В; 4 разряд = 0,3125В; 5 разряд = 0,15625В; 6 разряд = 0,078125В;

Зная цифровой код на входе ЦАП можно найти напряжение на выходе: 101100 -> U_вых=2, 5+0,625+0,3125= 3,4375В.

23.1. Асинхронные счётчики.

А синхронные схемы счётчиков обладают общей проблемой, связанной с последовательной «сквозной» сменой состояний триггеров. Этот эффект свойственен некоторым двоичным сумматорам и схемам преобразования данных, и обусловлен накапливающимися задержками при прохождении сигнала от одного элемента логического вентиля к другому. Когда выход Q триггера переключается с 1 на 0, он отдаёт коман-ду на переключение следующему триггеру. Если следующий триггер переходит с 1 на 0, то он также подаёт команду на переключение следующему триггеру и т. д. Поскольку всегда существует небольшая задержка при прохождении сигнала между командой на переключение (синхроимпульс) и действительным переключением (смена состояний выходов Q и Q'), а, следовательно, каждый последующий триггер, который должен поменять состояние, сменит его спустя некоторое время, после того как предыдущий триггер уже поменял своё состояние. Следовательно, при переключении состояний нескольких триггеров, смена состояния происходит не одновременно. Например, при переходе с 0111 на 1000, будет происходить «сквозное» изменение состояний от младшего к старшему разряду, в течение короткого периода счётчик будет выдавать неверные значения. Схема называется счётчиком со сквозным переносом или асинхронным счётчиком. Эффект приемлем, поскольку период неверных выходных значений происходит чрез-вычайно быстро.