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.

ЦАП прямого цифрового синтеза

В связи с широким распространением цифровых методов в настоящее время получил метод прямого цифрового синтеза (ПЦС). Метод ПЦС можно рассмотреть на примере системы прямого цифрового синтеза.

В этой упрощенной схеме стабильный генератор тактового сигнала управляет с помощью адресного счетчика программируемым ПЗУ, который хранит один или более целое число циклов синусоидального сигнала (или другого сигнала произвольной формы). Для уменьшения необходимого объема ППЗУ зачастую в него записывается информация только о четверти периода синусоидального сигнала. По мере того, как адресный счетчик проходит через каждую ячейку памяти, соответствующая цифровая амплитуда сигнала из каждой ячейки подается на ЦАП, который, в свою очередь, воспроизводит аналоговый выходной сигнал.

В связи с дискретной природой ПЦС методу присущи погрешности, характерные для АЦП: шум квантования, наложение спектра, для такого ЦАП на выходе необходим фильтр низких частот. Основной проблемой этой простой ПЦС-системы состоит в том, что выходная частота может быть изменена только путем изменения частоты задающего генератора или посредством перепрограммирования ППЗУ, что делает систему недостаточно гибкой.

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. частотаспектра 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 = Δ u_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.

Статические параметры АЦПв основномсоответствуют статическим параметрам ЦАП 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.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: