Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов



Курс: Теория информации и кодирования

Тема: АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ И ЦИФРО-АНАЛОГОВОЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1.ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.ЦИФРОАНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
3.АНАЛОГОЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Список Литературы
ВВЕДЕНИЕ

Современный этап в развитии телефонии, радиовещания, телевидения, записи и воспроизведения звука характеризуется тенденцией кпереходу на цифровую форму представления информации. Большинство первичных сигналов (ток, напряжение, скорость, давление и т. д.) представляются в аналоговой форме, и для обработки их с помощью ЭВМ они преобразуются в цифровой n-разрядный код.
Для управления изменением аналоговых величин по результатам их обработки в ЭВМ необходимо осуществлять обратное преобразование цифровой информации, ваналоговую.
Преобразование осуществляется с помощью преобразователей цифро-аналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП). Существуют различные методы цифроаналогового и аналого-цифрового преобразования, реализующие различные алгоритмы функционирования и соответствующие структуры технической реализации.
Практическая реализация схем ЦАП и АЦП может быть выполнена на основе одной или нескольких микросхем взависимости от используемой серии микросхемы и характеристик преобразователя (разрядности, быстродействия и т. д.).
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Основными характеристиками преобразователей являются:
1. Динамический диапазон это диапазон изменения входных и выходных величин, который определяется отношением максимального значения входной- X или выходной -Y величин, к минимальным

(1)2. Временные характеристики: период квантования - Dt; частота квантования fк =1/ Dt -выбирается в зависимости от спектра сигнала.
- Время преобразования - Тпр - интервал времени от начала преобразования до появления выходного сигнала с заданной точностью. Чем выше точность, тем больше время преобразования. Время преобразования характеризует быстродействие.
3. Точность преобразования, котораязависит от погрешностей: квантования, инструментальной и погрешности аппаратуры (чувствительности датчика, шага квантования, разрядности преобразователя, точности обработки ЭВМ и т. д.).
4. Надежность, достоверность, помехозащищенность, сбои и отказы.

2. ЦИФРОАНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Цифро-аналоговый преобразователь (код-аналог) предназначен для преобразования входного сигнала,заданного в цифровом коде в аналоговый выходной сигнал.
Существует ряд методов цифро-аналогового преобразования. Наиболее распространенным является метод суммирования на одну нагрузку токов или напряжений с весами 2n с помощью ключей, управляемых входным цифровым кодом (рис. 1).




Рис. 1. Схема ЦАП

Широко используются ЦАП, выполненные на основе резистивной матрицы, схема которого приведена нарис. 2.





Рис.2. Схема ЦАП на основе резистивной матрицы

Наиболее общие типы электронных ЦАП:
1.широтно-импульсный модулятор — простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром низких частот. Такой способ частоиспользуется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi (класс аппаратуры) аудиотехнике;
2.ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшегооднобитного ЦАП, который является практически линейным. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра высоких частот для шума квантования. Большинство ЦАП...