Классификация аналого-цифровых преобразователей

36.

В электронных системах одинаково широко используется обработка информации, представленной в аналоговой и цифровой формах. Объясняется это тем, что первичная, исходная информация о различных физических величинах и процессах носит, как правило, аналоговый характер. Обработку же этой информации в силу причин, удобнее вести в цифровой форме. Использование полученных после цифровой обработки результатов также в большинстве случаев требует их аналогового представления. Следовательно, любая система, использующая цифровые методы обработки информации, должна содержать устройства взаимного преобразования аналоговых и цифровых сигналов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).

Аналого-цифровой преобразователь ^[1][2][3] (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).

Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

Классификация аналого-цифровых преобразователей

На рис. 2 представлена классификация АЦП по методам преобразования.

В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как во времени разворачивается процесс преобразования аналоговой величины в цифровую. В основе преобразования выборочных значений сигнала в цифровые эквиваленты лежат операции квантования и кодирования. Они могут осуществляться с помощью либо последовательной, либо параллельной, либо последовательно-параллельной процедур приближения цифрового эквивалента к преобразуемой величине.

По быстродействию АЦП в настоящее время можно разделить на следующие группы в зависимости от максимальной частоты преобразования (выборки) f_s.макс:

– АЦП постоянного тока с f_s.макс < > 10 кГц;

– АЦП среднего быстродействия с f_s.макс = 10…5000 кГц;

– скоростные АЦП с f_s.макс = 5…200 МГц;

– сверхскоростные АЦП с fs.макс >> 200 МГц.

Точность современных моделей АЦП определяется преимущественно разрядностью. Можно определить следующие градации:

– АЦП низкой точности — 8 разрядов и менее;

– АЦП средней точности — 10—13 разрядов;

– АЦП высокой точности — 14 разрядов и более.

На рисунке 2 приведены области, занимаемые современными АЦП различного типа на плоскости разрядность — быстродействие.

Типы преобразования[править | править исходный текст]

По способу применяемых алгоритмов АЦП делят на:

· Последовательные прямого перебора

· Последовательного приближения

· Последовательные с сигма-дельта-модуляцией

· Параллельные одноступенчатые

· Параллельные двух- и более ступенчатые (конвейерные)

Передаточная характеристика АЦП — зависимость числового эквивалента выходного двоичного кода от величины входного аналогового сигнала. Говорят о линейных и нелинейных АЦП. Такое деление условное. Обе передаточные характеристики — ступенчатые. Но для «линейных» АЦП всегда возможно провести такую прямую линию, чтобы все точки передаточной характеристики, соответствующие входным значениям delta*2^k (где delta — шаг дискретизации, k лежит в диапазоне 0..N, где N — разрядность АЦП) были от неё равноудалены.