"> та нелінійної складової ? [F (X)].
Отже, для реалізації основних операцій управління необхідно аналоговий вхідний сигнал g (t) перетворити в цифрову форму, тобто представити його у вигляді послідовності кодів, що надходять з певним тактовим інтервалом (мал. 44). Таке перетворення включає в себе два етапи: амплітудне квантування і тимчасове квантування. br/>В
малюнок - Амплітудне квантування сигналів
Квантування за рівнем полягає в округленні значень процесу g (t) до величин, представлених кінцевим числом розрядів. Цей процес можна пояснити графіком, представленими на малюнку. Процес з безперервними значеннями порівнюється за величиною з розташованими через інтервал D амплітудного квантування рівнями. При цьому замість g (t) вибирається номер найближчого рівня квантування. Припустимо, що динамічний діапазон значень вхідного сигналу g (t) обмежений і становить інтервал (gmin, gmax). Очевидно, загальне число N рівнів квантування визначається за формулою
.
При заданому числі рівнів квантування N можна визначити необхідне число розрядів для передачі. Наприклад, для найбільш часто зустрічається двійковій системи число розрядів n = log 2 N. Якщо, скажімо, N = 1024, то необхідно застосовувати десятирозрядний двійковий код. p align="justify"> При заміні аналогового сигналу g (t) числом з кінцевим числом розрядів виникає випадкова помилка амплітудного квантування.
В
Діапазон можливих значень цієї помилки обмежений: - D/2 <(t)
В
Неважко знайти дисперсію випадкової помилки з рівномірним розподілом: (e) de =
Оскільки = g (t) + e (t), можна вважати, що амплітудне квантування приводить до появи додаткової перешкоди e (t) з дисперсією . Таким чином, еквівалентна схема процесу амплітудного квантування може бути представлена ​​у вигляді:
В
Кількість рівнів квантування зазвичай вибирають виходячи з аналізу дії цієї додаткової перешкоди e (t) на систему управління. Зазвичай застосовують стандартні схеми перетворення аналогових сигналів у 8 -, 10 -, 12 - або 16 - розрядний двійковий код. При цьому відповідно число рівнів квантування 28 = 256, 210 = 1024, 212 = 4096 або 216 = 64000. p align="justify"> При використанні цифрової обробки аналоговий сигнал повинен бути спочатку перетворений в цифровий за допомогою таких операцій, як дискретизація за часом і дискретизація за рівнем (квантування). Після обробки за допомогою цифрових фільтрів, цифровий сигнал перетвориться знову в аналоговий. Таким чином, структурну схему цифрової обробки аналогового сигналу можна представити в наступному вигляді
В
Блоки дискретизації за часом і квантування за рівнем утворюють аналогово-цифровий перетворювач (АЦП). Дискретизація здійснюється за допомогою спеціального ключа, що працює з періодом Т від опорного високостабільного генератора. На виході ключа з аналогового сигналу утворюється послідовність коротких імпульсів з амплітудами, рівними сигналом s (t) у момент відліку. При квантуванні за рівнем кожен відлік вимірюється і перетворюється на кодове слово - бінарне число, складене з n розрядів, кожен з яких представлений нулем або одиницею (наприклад, паузою або стандартним імпульсом). Кількість рівнів квантування одно 2n
. Принцип роботи паралельного АЦП, що перетворює вихідний сигнал з перетворювача в цифрову форму
реостатний перетворювач сигнал регулятор
Залежно від галузі застосування АЦП їх основні характеристики (точність, роздільна здатність, швидкодія) можуть істотно відрізнятися. При використанні АЦП у вимірювальних пристроях головну роль грає точність перетворення, а швидкодія цих пристроїв обмежено реальною швидкістю реєстрації результату вимірювання. При використанні АЦП в якості пристрою введення вимірювальної інформації в ЕОМ від нього вимагається швидкодію більшою мірою. Широке застосування АЦП в різних галузях науки і техніки стало передумовою створення різних структур АЦП, кожна з яких дозволяє вирішити певні завдання, пропоновані до АЦП в кожному конкретному випадку. З усього різноманіття існуючих методів аналого-цифрового перетворення в інтегральній технології знайшли застосування в основному три:
) метод прямого (паралельного) перетворення;
) метод послідовного наближення (порозрядного врівноваження);
) метод інтегрування. Кожен з цих методів д...
