ЦАП и АЦП

Преобразование между аналоговыми и цифровыми величинами—основная операция, в вычислительных и управляющих системах, поскольку физические параметры, такие, как температура, перемещение и напряженность магнитного поля, являются аналоговыми, а большинство практических методов обработки, вычисления и визуального представления информации — цифровыми. Путем преобразования в цифровую форму с помощью АЦП, расположенных у источника информации, таких реально существующих переменных, как давление, температура, скорость и звук, и восстановления тех же самых сигналов с помощью ЦАП, расположенных в оконечном устройстве, реализуются высокоскоростные, малошумящие, устойчивые и дешевые системы передачи данных на большие расстояния.

ЦАП можно представить как цифровой управляемый потенциометр, который создает на выходе аналоговый сигнал (напряжение или ток), отображающий нормированную часть его заданной полной шкалы. Выходное напряжение или ток зависят от значения опорного напряжения, выбираемого для задания полной шкалы выходного сигнала. Если опорное напряжение изменяется в соответствии с аналоговым сигналом, то выходной сигнал пропорционален произведению цифрового числа и аналогового входного сигнала. Полярность произведения зависит от полярности аналогового сигнала, цифровой системы кодирования и характера преобразования. Если ЦАП воспринимает опорные сигналы как положительной, так и отрицательной полярности и цифровой сигнал биполярный, то происходит четырехквадрантное умножение.

В АЦП цифровое число на выходе зависит от отношения преобразуемого входного сигнала к опорному сигналу, соответствующему полной шкале. Если опорный сигнал изменяется согласно изменению второго входного аналогового сигнала, то цифровой сигнал на выходе будет пропорционален отношению аналогового и опорного сигналов. Таким образом, «измеритель отношений» АЦП может быть представлен как делитель аналоговых сигналов с цифровым выходом.

Основные понятия относящиеся к преобразователям

На Рисунок 6.1 в виде структурной схемы изображены типичные связи ЦАП и АЦП. Возможны также и другие связи, такие как по входу или выходу генератора синхронизирующих импульсов, по дополнительным логическим входам или выходам, и связи, которые являются внутренними для преобразователя и выделены для удобства будущего потребителя, как например: связи по выводам источника опорного биполярного напряжения смещения.

Как видно из Рисунок 6.1, в преобразователях имеются по существу электрические входы и выходыпяти категорий: аналогового сигнала, цифрового кода, напряжения питания сигналов, управления и опорного сигнала. Эти категории сведены в Таблица 6.1.

Рисунок 7.1 - Структурная схема типичных связей преобразователей

Таблица 6.1. Входные и выходные сигналы преобразователей