Принцип перетворення напруги в цифровий код

Принцип перетворення напруги в цифровий код полягає в наступному. Нехай датчик вимірює значення деякого параметра, який змінюється довільно, і видає напругу пропорційну вимірюваній величині. Діапазон можливих значень напруг датчика умовно розбивається на рівні. Відстань між рівнями береться однаковою і має назву крок квантування. Кожному рівню привласнюється код (зазвичай двійковий). Кількість рівнів діапазону береться рівним 2ⁿ, де n – розрядність коду. На рис. 1 наведений приклад, коли є вісім рівнів квантування. В момент часу t = 0 напруга на виході датчика має значення, що знаходиться між першим і другим рівнями, що відповідає значенню коду 001, який привласнений найближчому нижньому рівню. В момент наступного опиту t ₁ (T _оп – час між черговими опитами датчика) напруга дорівнює четвертому рівню, код якого відповідає 100. В момент часу t ₂ напруга більша за шостий рівень, що відповідає коду 110, і т.д. отже, перетворювач формує і передає коди тих рівнів, які дорівнюють або найближчі знизу до миттєвого значення напруги на виході датчика в момент опиту. Чим більше в перетворювачі рівнів, тим менший крок квантування і, відповідно, тим точніше перетворення сигналу, що знімається з датчика.

Рис. 1. Квантування сигналу в аналого-цифровому перетворювачі.

Якщо в системі є 2ⁿ рівнів, то відносна похибка перетворення d = 2^–n. Абсолютна похибка, що обумовлена квантуванням, дорівнює відстані між рівнями. Наприклад, при 256 рівнях квантування, тобто при 8–розрядному коді, відносна похибка в момент опиту d = 1 / 256 = 0,4 %. За наведеною вище формулою виходячи з заданої відносної похибки можна розрахувати розрядність перетворювача.