ანალოგური ციფრული გადამყვანები (ADC) არის მოწყობილობები, რომლებიც იღებენ ანალოგურ სიგნალებს და აწარმოებენ ციფრულ სიგნალებს გამოსავალზე, შესაფერისია კომპიუტერებისა და სხვა ციფრული მოწყობილობების მუშაობისთვის. კონვერტაციის მახასიათებელი ასახავს გამომავალი ციფრული კოდის დამოკიდებულებას შეყვანის DC ძაბვაზე. ტრანსფორმაციის მახასიათებელი შეიძლება განისაზღვროს გრაფიკულად, ცხრილად ან ანალიტიკურად.

სტატიკური პარამეტრები

ინტერკოდური ძაბვა– წერტილი, სადაც ორივე მიმდებარე კოდის კომბინაცია თანაბრად სავარაუდოა.

კვანტიზაციის ნაბიჯი- განსხვავება ინტერკოდების გარდამავალი ძაბვების მიმდებარე მნიშვნელობებს შორის.

ნულოვანი ოფსეტური ძაბვა -ტრანსფორმაციის მახასიათებლის პარალელური ცვლა აბსცისის ღერძთან მიმართებაში.

კონვერტაციის ფაქტორის გადახრა– შეცდომა ტრანსფორმაციის მახასიათებლის ბოლოს.

ADC არაწრფივი– მოცემულ წერტილში შემავალი ძაბვის ფაქტობრივი მნიშვნელობის გადახრა იმავე წერტილში ხაზოვანი კონვერტაციის მახასიათებლით განსაზღვრული ფაქტობრივი მნიშვნელობიდან. გამოიხატება კვანტიზაციის საფეხურების რაოდენობით ან მაქსიმალურ შეყვანის ძაბვის პროცენტულად.

დიფერენციალური არაწრფივიობა– ფაქტობრივი კვანტიზაციის საფეხურების გადახრა მათი საშუალო მნიშვნელობიდან.

ADC-ის დინამიური პარამეტრები.

1. შერჩევის სიხშირე - სიხშირე, რომლითაც წარმოიქმნება სიგნალის ნიმუშის მნიშვნელობები, რომელიც იზომება წამში ნიმუშების რაოდენობაში ან ჰერცში.

2. კონვერტაციის დრო – დრო ADC-ის დაწყების პულსიდან ან ანალოგური შეყვანის სიგნალის შეცვლის დროიდან, სანამ გამომავალზე სტაბილური კოდი გამოჩნდება. ზოგიერთი ADC-ისთვის ეს მნიშვნელობა დამოკიდებულია შეყვანის სიგნალზე, სხვებისთვის კი ის მუდმივია. UVH-ის გარეშე მუშაობისას ეს მნიშვნელობა არის დიაფრაგმის დრო.

3. გადაცემის კოეფიციენტის სიხშირის შეცდომა - სიგნალების შეცვლასთან მუშაობისას ნიმუშის მნიშვნელობების ფორმირების შეცდომა. განსაზღვრულია სინუსოიდური შეყვანის სიგნალისთვის. (ADC K1107 PV2 8 ბიტიანი, 80 MHz: P = 7 MHz 0.99 დონეზე).

4. დიაფრაგმის დრო - დრო, რომლის დროსაც რჩება გაურკვევლობა ნიმუშის მნიშვნელობასა და დროს, რომელსაც იგი ეხება. შედგება დიაფრაგმის გადანაცვლებისა და დიაფრაგმის გაურკვევლობისგან.

იმისდა მიხედვით, თუ როგორ ვითარდება კონვერტაციის პროცესი დროთა განმავლობაში, ADC იყოფა:

1. თანმიმდევრული

2. პარალელურად

3. სერია - პარალელური.

სერიული ADC-ები

ADC საფეხურების რემპის ძაბვით.

დადებითი ძაბვა მიეწოდება კონვერტორის შეყვანას. მრიცხველი წინასწარ არის დაყენებული ნულზე, ამიტომ DAC-ის გამომავალზე ძაბვა ასევე არის 0. ამავე დროს, ლოგიკა 1 დაყენებულია შედარების გამოსავალზე. 3I-NOT მიკროსქემის შეყვანა იღებს პულსებს საათის პულსის გენერატორიდან. თუმცა, ვინაიდან log.0 იწერება R-S ტრიგერზე, პულსი არ გადადის მრიცხველზე.

დაწყების პულსის შემდეგ, R-S ტრიგერი გადადის მდგომარეობაში log.1 გამომავალზე და საათის პულსი იწყებს მოსვლას მრიცხველზე. მრიცხველში ჩაწერილი რიცხვი იწყებს ზრდას და შესაბამისად იზრდება ძაბვა DAC გამომავალზე. რაღაც მომენტში მას ადარებენ შეყვანის ძაბვას გადამყვანის შეყვანისას, შედარება გადადის log.0-ზე. და იმპულსები წყვეტენ მრიცხველის შეყვანას. ეს სიგნალი შედარებიდან ასევე მოდის RS ტრიგერის შეყვანაში, გადადის მას გამომავალზე log.0 მდგომარეობაში, რაც საბოლოოდ აჩერებს კონვერტაციის პროცესს. მიღებული გამომავალი კოდი შეესაბამება ძაბვას დაბალი რიგის DAC გამომავალზე, ან შეყვანის ანალოგურ სიგნალს ერთი სიზუსტით. შემდეგ პროცესი შეიძლება განმეორდეს.

საათის იმპულსების მინიმალური პერიოდის ნახვა შესაძლებელია მდგომარეობიდან:

კუმინი ≥ tcomp. + ციფრული. + tDC + tRC, სადაც:

tcomp - შედარებითი პასუხის შეფერხება,

ციფრები - მრიცხველის დაყოვნება,

tsap - DAC დაარსების დრო,

t RC – დაგვიანებით RC – ჯაჭვები.

მაგალითი. მოდით გამოვთვალოთ ADC-ის კონვერტაციის დრო 10 ბიტით.

გამოყენებული ელემენტები:

DAC – K572 PA1: ბიტების რაოდენობა N = 10, გამომავალი ძაბვის დარეგულირების დრო tDC = 5 ∙ 10 -6 წმ. Vop = 10 ვ კვანტიზაციის საფეხურზე

EMP = 10/(2 10 –1) = 10 მვ.

COMPARATOR – 521 CA3 - dV = 3 mV tcomp = 100 nsec.

ვირჩევთ დროის მუდმივ RC-ს ტოლი 0,5 ∙ 10 -6 წმ.

tdigit = 0.05 ∙ 10 -6 წმ,

კუმინი ≥ 0,1 + 0,05 + 5. 0 + 0,5 = 5,65 μs.

შეყვანის სიგნალის გაზომვის მაქსიმალური დრო:

(2 10 – 1) ∙ 5,65 ∙ 10 – 6 წმ = 6 მწმ, შერჩევის სიხშირე 160 ჰც.

დიაფრაგმის დრო - 6 ms.

ამ ტიპის ADC გამოიყენება UVH-თან, ან ნელ-ნელა ცვალებადი სიგნალების გადასაყვანად. ADC შეცდომა განისაზღვრება გამოყენებული DAC-ის სიზუსტის პარამეტრებით.

ამ ტიპის ADC-ის მრავალფეროვნებაა ADC-ების თვალყურის დევნებაგანახორციელოს ტრანსფორმაცია მუდმივად. ისინი იყენებენ ზევით/ქვევით მრიცხველს და შედარებითი განსაზღვრავს დათვლის მიმართულებას. ვინში< Vцап счетчик считает вверх, в при Vвх >VDC მრიცხველი ითვლის. ამრიგად, Vdac ძაბვა მუდმივად მიდრეკილია Vin-ის ტოლი იყოს. შეყვანის მაქსიმალური სიჩქარეა: dVin/dt< ЕМР/ Тмин.

თანმიმდევრული დაახლოება ADC.

გამომავალი კოდის განსაზღვრის პროცედურა განისაზღვრება თანმიმდევრული მიახლოების რეესტრით. დასაწყისში log.0 იწერება რეესტრის ყველა ბიტზე. DAC გამომავალზე ძაბვა ნულის ტოლია. შემდეგი, log.1 იწერება რეესტრის ყველაზე მნიშვნელოვან ბიტზე. თუ DAC-ის გამომავალი ძაბვა მაინც ნაკლებია შეყვანის ძაბვაზე (log.1 დაყენებულია შედარების გამომავალზე), მაშინ ამ ბიტში ლოგიკური დონის მნიშვნელობა ინახება, თუ ძაბვა DAC-ის გამოსავალზე არის Vin-ზე მეტი, შემდეგ ეს ბიტი გადატვირთულია ნულამდე და შემდეგ იწერება 1 რიცხვის მნიშვნელობები, მათ შორის, მზაობა სიგნალი გაიცემა და გაზომვის ციკლი შეიძლება განმეორდეს.

ამ ტიპის DAC-ს აქვს სიჩქარის უპირატესობა წინა DAC-თან შედარებით, ამიტომ იგი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება. მისი კონვერტაციის დრო უდრის Tmin ∙ N.

Tmin - საათის პულსის გამეორების პერიოდის მინიმალური მნიშვნელობა განისაზღვრება წინა DAC-ის მსგავსად, N - ბიტების რაოდენობა.

მაგალითი: ინტეგრირებულ ADC 1108 PV2-ს აქვს ყველა ელემენტი ჩიპზე: DAC, საცნობარო ძაბვის წყარო, თანმიმდევრული დაახლოების რეგისტრი, საათის გენერატორი, შედარებითი. N = 12, მინიმალური კონვერტაციის დრო - 2 μs.

DAC დრო-პულსის კონვერტაციით (ხაზოვანი კოდირების მეთოდი).

ამ ტიპის ADC იყენებს გაზომილი ძაბვის გადაქცევას მის პროპორციულ დროში, რომელიც ივსება საცნობარო სიხშირის იმპულსებით. ამ დროის ინტერვალს აყალიბებს ხერხის კბილის ძაბვის გენერატორი (RVG) და შედარებითი. იმპულსების რაოდენობა ითვლება მრიცხველად, რომელიც განსაზღვრავს ADC გამომავალ კოდს.

ასეთი მიკროსქემის მოქმედება უფრო მაღალია, ვიდრე DAC-ის საფეხურიანი ხერხის ძაბვის მქონე, რადგან მას არ აქვს DAC და განისაზღვრება შედარებისა და მრიცხველის მუშაობით. შედარების გამორთვის დრო შეირჩევა გადაჭარბებული აგზნების გათვალისწინებით, რაც უზრუნველყოფს აუცილებელ შეცდომას შეყვანის სიგნალისა და ხერხის კბილის ძაბვის შედარებისას.

შეცდომების შესამცირებლად, საცნობარო სიხშირის გენერატორი და GPG უნდა იყოს ურთიერთ სტაბილური.

ADC აღწერილია: N = 10, f etal = 100 MHz, t კონვერტაცია. = 10 μწმ.

ADC push-pull ინტეგრაციით.

ზემოთ განხილული თანმიმდევრული ADC-ების მინუსი არის მათი შედარებით დაბალი ხმაურის იმუნიტეტი, რაც ზღუდავს მათ გარჩევადობას. ბიტების რაოდენობის ზრდა დაკავშირებულია მაღალი სიზუსტის DAC-ების გამოყენებასთან, რაც აძვირებს ასეთი ADC-ების წარმოებას.

ორმაგი ინტეგრაციის პრინციპი ADC-ში საშუალებას გაძლევთ დიდწილად თავი დააღწიოთ ამ ნაკლოვანებებს. მისი მოქმედების სრული ციკლი შედგება ორი ციკლისგან. პირველში, შეყვანის ძაბვა ინტეგრირებულია ანალოგური ინტეგრატორის გამოყენებით ფიქსირებული დროის ინტერვალით T0. ამ დროის ინტერვალს აყალიბებს მრიცხველი, რომლის შეყვანა იღებს იმპულსებს გენერატორიდან fsch სიხშირით.

ინტერვალი T0 უდრის:

Т0 = Nmax ∙ tсч

აქ tcount = 1/fc არის საათის გენერატორის სიხშირის პერიოდი, Nmax არის მრიცხველის მაქსიმალური სიმძლავრე, რომელიც განსაზღვრავს ADC-ის გარჩევადობას.

C კონდენსატორის დამუხტვა მაშინ იქნება ტოლი:

მეორე ციკლში კონდენსატორი იხსნება Vref ძაბვის წყაროდან. საცნობარო ძაბვის პოლარობა საპირისპიროა შემავალი სიგნალის პოლარობისა, ამიტომ ძაბვა C კონდენსატორზე იწყებს კლებას. ამ დროს მრიცხველი ითვლის fсч საათის სიხშირის გენერატორის იმპულსებს ნულოვანი მდგომარეობიდან დაწყებული. დროის იმ მომენტში, როდესაც შედარება გადის ნულზე, დათვლა ჩერდება და რიცხვი იწერება გამომავალ რეესტრში. მუხტი q2, რომლითაც განმუხტვა კონდენსატორი უდრის.

მნიშვნელოვანი სირთულეები წარმოიქმნება შემთხვევითი შეცდომის შემცირებისას დროში ცვალებადი სიდიდის გაზომვისას. ამ შემთხვევაში, გაზომილი მნიშვნელობის საუკეთესო შეფასების მისაღებად გამოიყენება ფილტრაციის პროცედურა. გამოყენებული ტრანსფორმაციების სახეობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ წრფივ და არაწრფივ ფილტრაციას, სადაც ინდივიდუალური პროცედურების განხორციელება შეიძლება განხორციელდეს როგორც აპარატურაში, ასევე პროგრამულ უზრუნველყოფაში.

ფილტრაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ ანალოგური სიგნალის გადაცემის შეყვანის სქემებზე გამოწვეული ჩარევის ჩასახშობად, არამედ, საჭიროების შემთხვევაში, შემავალი სიგნალის სპექტრის შეზღუდვისა და გამომავალი სიგნალის სპექტრის აღსადგენად (ეს უკვე განვიხილეთ ადრე). საჭიროების შემთხვევაში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფილტრები რეგულირებადი წყვეტის სიხშირით.

სისტემატური შეცდომების ავტომატური კორექტირების გამოყენება შეიძლება ჩაითვალოს არხის საკუთარ მდგომარეობასთან ადაპტაციად. თანამედროვე ელემენტის ბაზის გამოყენება საშუალებას იძლევა დღეს განახორციელოს შეყვანის სქემები, რომლებიც ადაპტირებენ შეყვანის სიგნალის მახასიათებლებს, კერძოდ, მის დინამიურ დიაპაზონს. ასეთი ადაპტაციისთვის საჭიროა შეყვანის გამაძლიერებელი კონტროლირებადი მომატებით. თუ წინა გაზომვების შედეგებზე დაყრდნობით შესაძლებელი გახდა იმის დადგენა, რომ სიგნალის დინამიური დიაპაზონი მცირეა ADC შეყვანის სიგნალის დიაპაზონთან შედარებით, მაშინ გამაძლიერებლის მომატება იზრდება მანამ, სანამ სიგნალის დინამიური დიაპაზონი არ შეესაბამება ADC-ის ოპერაციული დიაპაზონი. ამ გზით შესაძლებელია სიგნალის შერჩევის შეცდომის მინიმუმამდე დაყვანა და, შესაბამისად, გაზომვების სიზუსტის გაზრდა. შეყვანისას სიგნალის მომატების ცვლილება გათვალისწინებულია პროგრამულ უზრუნველყოფაში ციფრული კონტროლერის მიერ გაზომვის შედეგების დამუშავებისას.

შემდგომში განხილული იქნება სიგნალის დინამიურ დიაპაზონსა და ADC-ის ოპერაციულ დიაპაზონს შორის შესაბამისობის შეფასების კრიტერიუმები, ასევე განხილული იქნება შეყვანის არხის ადაპტაციის მეთოდები შეყვანის სიგნალის სიხშირის თვისებებთან.

2.4. ნიმუშების შესანახი მოწყობილობები

ინფორმაციის შეგროვებისა და მისი შემდგომი კონვერტაციისას ხშირად საჭიროა ანალოგური სიგნალის მნიშვნელობის დაფიქსირება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. ამ მიზნით გამოიყენება სინჯის აღების და შესანახი მოწყობილობები (SSD). ასეთი მოწყობილობების კიდევ ერთი სახელია ანალოგური შენახვის მოწყობილობები (AMD). მათი მუშაობა ხორციელდება ორ რეჟიმში. შერჩევის (თრექინგ) რეჟიმში მათ უნდა გაიმეორონ შეყვანის ანალოგური სიგნალი გამომავალზე, ხოლო შენახვის რეჟიმში უნდა შეინახონ და გამოსულიყვნენ თავიანთ გამოსავალზე ბოლო შემავალი ძაბვა, რომელიც წინ უძღვის მოწყობილობის ამ რეჟიმში გადართვის მომენტს.

უმარტივეს შემთხვევაში, UVH-ის აგებისას, ამ ოპერაციების განსახორციელებლად მხოლოდ კონდენსატორი გვჭირდება. თან XP და გასაღები ს(ნახ. 2.12. ა). როდესაც გადამრთველი დახურულია, კონდენსატორზე და UVH-ის გამომავალზე ძაბვა გაიმეორებს შეყვანას. გასაღების გახსნისას, კონდენსატორზე ძაბვა, რომლის მნიშვნელობა გასაღების გახსნის მომენტში შეყვანის ძაბვის ტოლი იქნება, შეინახება მასზე და გადაეცემა UVH-ის გამომავალს.

https://pandia.ru/text/78/077/images/image030_18.jpg" width="457" height="428 src=">

ბრინჯი. 2.12. UVH-ის ფუნქციური დიაგრამა ( ა) და მისი მუშაობის დროის დიაგრამები ( ბ)

ცხადია, პრაქტიკულ განხორციელებაში, კონდენსატორზე ძაბვის დონე შენახვის რეჟიმში არ დარჩება მუდმივი (ნახ. 2.12. ბ) მისი დენით დატვირთვის და გამონადენის გამო საკუთარი გაჟონვის დენებისაგან. იმისათვის, რომ კონდენსატორის ძაბვა დარჩეს მისაღებ დონეზე, რაც შეიძლება დიდხანს UVH-ის გამომავალზე, ოპ-გამაძლიერებელზე დამონტაჟებულია გამეორება ( დ.ა. 1 ნახ. 2.12. ა). მოგეხსენებათ, რეპეტიტორს აქვს მაღალი შეყვანის წინაღობა. ეს „აერთებს“ კონდენსატორის წრეს და დატვირთვის წრეს წინაღობაში და მნიშვნელოვნად ამცირებს კონდენსატორის გამონადენს დატვირთვის მეშვეობით. საკუთარი გაჟონვის დენების შესამცირებლად, თქვენ უნდა აირჩიოთ კონდენსატორი მაღალი ხარისხის დიელექტრიკით. და რა თქმა უნდა, იმისთვის, რომ კონდენსატორზე ძაბვა რაც შეიძლება დიდხანს დარჩეს მუდმივი, აუცილებელია რაც შეიძლება დიდი ტევადობის აღება.

UVH-ის შენახვის რეჟიმიდან თვალთვალის რეჟიმში გადატანისას, კონდენსატორზე ძაბვა მაშინვე არ მიაღწევს მიმდინარე შეყვანის ძაბვის დონეს (ნახ. 2.12. ბ). დრო, რომელიც ამას დასჭირდება, განისაზღვრება კონდენსატორის დატენვის დროით - ამ დროს ეწოდება შეძენის დრო ან სინჯის დრო. კონდენსატორი დაიმუხტება უფრო სწრაფად, მით მეტია მისი დამუხტვის დენი. იმისათვის, რომ ეს დენი არ შემოიფარგლოს წინა ეტაპის გამომავალი წინააღმდეგობით, ასევე დამონტაჟებულია გამეორება UVH-ის შეყვანაზე op-amp-ზე ( დ.ა. 2 ნახ. 2.12. ა). ამ შემთხვევაში გამოიყენება თვისება, რომ გამეორებას აქვს დაბალი გამომავალი წინაღობა. კონდენსატორი დაიმუხტება უფრო სწრაფად, რაც უფრო მცირეა მისი სიმძლავრე. ამრიგად, კონდენსატორის ტევადობის მნიშვნელობის არჩევის პირობები UVH-ის ოპტიმალური მუშაობისთვის სხვადასხვა რეჟიმში ურთიერთგამომრიცხავია - კონდენსატორის ტევადობა უნდა შეირჩეს ყოველ ჯერზე მისი მუშაობის რეჟიმის ხანგრძლივობის სპეციფიკური მოთხოვნების საფუძველზე.

შეყვანის მიმდევარი მართავს ტევადურ დატვირთვას. ამიტომ, მის ასაშენებლად გამოიყენება ოპერაციული გამაძლიერებლები, რომლებიც სტაბილურია ერთიანობის მომატებაზე და დიდი ტევადობით დატვირთვაზე.

ADC-ში UVH-ის გამოყენებისას შენახვის დრო, როგორც წესი, არ არის ბევრად მეტი ვიდრე ADC-ის კონვერტაციის დრო. ამ შემთხვევაში, კონდენსატორის მნიშვნელობა შეირჩევა ისე, რომ მიიღოთ საუკეთესო დაჭერის დრო, იმ პირობით, რომ ძაბვის ვარდნა ერთი კონვერტაციის დროს არ აღემატებოდეს ADC-ის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის მნიშვნელობას.

ვინაიდან საცავის კონდენსატორში დიელექტრიკული დანაკარგები შეცდომის ერთ-ერთი წყაროა, უმჯობესია აირჩიოთ კონდენსატორები პოლიპროპილენისგან, პოლისტიროლისა და ტეფლონისგან დამზადებული დიელექტრიკით. მიკა და პოლიკარბონატის კონდენსატორებს უკვე აქვთ ძალიან საშუალო მახასიათებლები. და საერთოდ არ უნდა გამოიყენოთ კერამიკული კონდენსატორები.

UVH-ის სიზუსტის მახასიათებლებში შედის ნულოვანი ოფსეტური ძაბვა, რომელიც, როგორც წესი, არ აღემატება 5 მვ-ს (თუ გამოიყენება ოპ-ამპერი, რომელსაც აქვს ბიპოლარული ტრანზისტორები შესასვლელში; ოპ-ამპერები, რომლებსაც აქვთ ველის ეფექტის ტრანზისტორები შესასვლელში, აქვთ უფრო მნიშვნელოვანი ნული. ოფსეტური) და ფიქსირებული ძაბვის დრიფტი მოცემული შესანახი კონდენსატორის სიმძლავრესთვის (სხვადასხვა UVH-სთვის 10-3-დან 10-1 ვ/წმ-მდე ნორმალიზდება სიმძლავრის დროს. თან XP = 1000 pF). დრიფტის რაოდენობა შეიძლება შემცირდეს ტევადობის გაზრდით თან HR. თუმცა, ეს ამცირებს მიკროსქემის დინამიურ მახასიათებლებს.

UVH-ის დინამიურ მახასიათებლებს მიეკუთვნება: ნიმუშის აღების დრო, რომელიც გვიჩვენებს, რამდენ ხანს გრძელდება, ყველაზე არახელსაყრელ პირობებში, ტოლერანტობის მოცემული დონით შესანახი კონდენსატორის დამუხტვის პროცესი; და დიაფრაგმის შეფერხება - პერიოდი საკონტროლო ძაბვის მოხსნისა და გასაღების რეალურ ჩაკეტვას შორის.

არსებობს მრავალი ნიმუშის და დაჭერის ინტეგრირებული სქემები კარგი შესრულებით. რიგი სქემები მოიცავს შიდა შენახვის კონდენსატორს და გარანტიას იძლევა ათობით ან ასობით ნანოწამის სიზუსტით 0,01% სიზუსტით პოპულარული UVH-ებისთვის დიაფრაგმის დაყოვნების მნიშვნელობა არ აღემატება 100 ns. თუ საჭიროა უფრო მაღალი შესრულება, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიბრიდული და მოდულური UVH.

როგორც UVH-ის პრაქტიკული კონსტრუქციის მაგალითი ნახ. ნახაზი 2.13 გვიჩვენებს LSI K1100SK2 (LF398) ფუნქციურ დიაგრამას. წრეს აქვს ზოგადი უარყოფითი გამოხმაურება, რომელიც მოიცავს მთელ წრეს - მიმდევრის გამომავალიდან op-amp-მდე დ.ა. 2 გამაძლიერებელზე განმეორებითი შეყვანისკენ დ.ა. 1.

დათარიღება" href="/text/category/datirovaniye/" rel="bookmark">ADC წაკითხვის დათარიღება ცვლადი სიგნალის გაზომვისას, მრავალარხიან საზომ სისტემებში სხვადასხვა სენსორებიდან მონაცემების ერთდროულად აღებისთვის, მაღალი სიხშირის ემისიების აღმოსაფხვრელად DAC გამომავალი სიგნალი კოდის შეცვლისას უფრო დეტალურად იქნება განხილული UVC-ის ეს და სხვა აპლიკაციები.

3. ციფრული ანალოგური გადამყვანები

3.1 განხორციელების ზოგადი მეთოდები

ციფრული ანალოგური გადამყვანები (DAC) არის მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენება ციფრული კოდის ანალოგურ სიგნალად გადაქცევისთვის კოდის მნიშვნელობის პროპორციული სიდიდით.

DAC ფართოდ გამოიყენება ციფრული კონტროლის სისტემების დასაკავშირებლად აქტივატორებთან და მექანიზმებთან, რომლებიც კონტროლდება ანალოგური სიგნალის დონით, როგორც უფრო რთული ანალოგური ციფრული მოწყობილობებისა და კონვერტორების კომპონენტები.

პრაქტიკაში, DAC ძირითადად გამოიყენება ბინარული კოდების კონვერტაციისთვის, ამიტომ შემდგომი განხილვა მხოლოდ ასეთ DAC-ებზე იქნება.

ნებისმიერი DAC ხასიათდება, უპირველეს ყოვლისა, მისი კონვერტაციის ფუნქციით, რომელიც აკავშირებს შეყვანის მნიშვნელობის (ციფრული კოდის) ცვლილებას გამომავალი მნიშვნელობის ცვლილებასთან (ძაბვა ან დენი) ნახ. 3.1.

ბრინჯი. 3.1. DAC-ის კონვერტაციის ფუნქცია (გადაცემის მახასიათებელი).

ანალიტიკურად, DAC კონვერტაციის ფუნქცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად (იმ შემთხვევისთვის, როდესაც გამომავალი სიგნალი წარმოდგენილია ძაბვით):

უგამოსული = ( უ MAX / ნ MAX) ნ VX, სადაც

უ OUT - გამომავალი ძაბვის მნიშვნელობა, რომელიც შეესაბამება ციფრულ კოდს ნ VX მიეწოდება DAC შეყვანებს.

უ MAX - მაქსიმალური გამომავალი ძაბვა, რომელიც შეესაბამება შეყვანის მაქსიმალურ კოდს ნმაქს.

ზომა TO DAC განისაზღვრება თანაფარდობით უ MAX/ ნ MAX ეწოდება ციფრული-ანალოგური კონვერტაციის კოეფიციენტს. მისი მუდმივობა არგუმენტების ცვლილებების მთელ დიაპაზონში განსაზღვრავს გამომავალი ანალოგური სიგნალის მნიშვნელობის ცვლილებების პროპორციულობას შეყვანის კოდის მნიშვნელობის შესაბამის ცვლილებებთან. სწორედ ამიტომ, მიუხედავად მახასიათებლის ეტაპობრივი ბუნებისა, რომელიც დაკავშირებულია შეყვანის მნიშვნელობის დისკრეტულ ცვლილებასთან (ციფრული კოდი), ითვლება, რომ DAC-ები ხაზოვანი გადამყვანებია.

თუ ღირებულება ნ VX შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მისი ბიტების წონის მნიშვნელობებით, DAC კონვერტაციის ფუნქცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად:

უ OUT = DAC, სადაც

მე- შეყვანის კოდის ნომერი ნ VX;

ა i – ღირებულება მეე ციფრი (ნული ან ერთი);

უმე - წონა მე-ე კატეგორია;

ნ– შეყვანის კოდის ბიტების რაოდენობა (DAC-ის ბიტების რაოდენობა).

კონვერტაციის ფუნქციის ჩაწერის ეს მეთოდი დიდწილად ასახავს DAC-ების უმეტესობის ოპერაციულ პრინციპს, რომელიც არსებითად შედგება ანალოგური გამომავალი მნიშვნელობის წილების ჯამისგან (ანალოგური ზომების შეჯამება), რომელთაგან თითოეული პროპორციულია შესაბამისი ციფრის წონისა.

ზოგადად, კონსტრუქციის მეთოდის მიხედვით, DAC-ები გამოირჩევიან დენების შეწონილი ჯამით, ძაბვების შეწონილი ჯამით და კოდით კონტროლირებადი ძაბვის გამყოფის საფუძველზე.

DAC-ის აგებისას დენების შეწონილი ჯამის საფუძველზე შეყვანის კოდის ბიტების მნიშვნელობების შესაბამისად ნმიმდინარე გენერატორების VX სიგნალები ჯამდება და გამომავალი სიგნალი წარმოდგენილია დენით. ოთხბიტიანი DAC-ის აგება ამ პრინციპის გამოყენებით ილუსტრირებულია ნახ. 3.2. გენერატორის დენების მნიშვნელობები შეირჩევა ბინარული კოდის ბიტების წონების პროპორციულად, ანუ თუ უმცირესი დენის გენერატორის მიმდინარე მნიშვნელობა, რომელიც შეესაბამება შეყვანის კოდის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვან ბიტს, უდრის. მე, მაშინ ყოველი შემდეგის მნიშვნელობა წინაზე ორჯერ დიდი უნდა იყოს - 2 მე, 4მე, 8მე. ყოველი მეშეყვანის კოდის ე ციფრი ნ VX კონტროლი მე- გასაღები სმე. თუ მერიცხვი უდრის ერთს, შემდეგ იხურება შესაბამისი გადამრთველი და შემდეგ გენერატორის დენი, რომლის დენის მნიშვნელობა პროპორციულია წონისა. მეე კატეგორია მონაწილეობს გადამყვანის გამომავალი დენის ფორმირებაში. ამრიგად, გამოდის, რომ გამომავალი დენი არის მენ VH.

ბრინჯი. 3.2. DAC-ის მშენებლობა დენების შეწონილი ჯამების საფუძველზე

ნ ს 1, ს 2 და ს 4 დიაგრამაზე ნახ. 3.2 დაიხურება და გასაღები ს 3 - ღია. ამრიგად, დენები უდრის მე, 2მედა 8 მე. მთლიანობაში ისინი ქმნიან გამომავალ დენს მეEXIT = 11მე, ანუ გამომავალი დენის მნიშვნელობა მე ნ VX = 11.

DAC-ის აგებისას ძაბვების შეწონილი ჯამის საფუძველზე შეყვანის კოდის ბიტების მნიშვნელობების შესაბამისად ნ DAC-ის I/O გამომავალი სიგნალი იქმნება ძაბვის გენერატორების მნიშვნელობებიდან და წარმოდგენილია ძაბვით. ოთხბიტიანი DAC-ის აგება ამ პრინციპის გამოყენებით ილუსტრირებულია ნახ. 3.3. ძაბვის გენერატორების მნიშვნელობები დაყენებულია ბინარული განაწილების კანონის შესაბამისად - ბინარული კოდის ბიტების წონის პროპორციულად ( ე, 2ე, 4ედა 8 ე). თუ მეშეყვანის კოდის ე ციფრი ნ BX უდრის ერთს, მაშინ შესაბამისი გადამრთველი უნდა იყოს ღია და ძაბვის გენერატორი, რომლის ძაბვის მნიშვნელობა პროპორციულია წონისა. მე-ე კატეგორია, მონაწილეობს გამომავალი ძაბვის ფორმირებაში უკონვერტორი OUT. ამრიგად, გამოდის, რომ გამომავალი ძაბვა არის უ DAC OUTPUT შეყვანის კოდის ზომის პროპორციულია ნ VH.

ბრინჯი. 3.3. DAC-ის აგება ძაბვების შეწონილი ჯამის საფუძველზე

მაგალითად, თუ შეყვანის კოდის მნიშვნელობა ნ BX უდრის თერთმეტს, ანუ ორობითი ფორმით იგი წარმოდგენილია როგორც (1011), შემდეგ კლავიშები კონტროლდება შესაბამისი ბიტით. ს 1, ს 2 და ს 4 დიაგრამაზე ნახ. 3.3 გაიხსნება და გასაღები ს 3 - დახურულია. ამრიგად, ძაბვები ტოლია E, 2ედა 8 ე. საერთო ჯამში ისინი ქმნიან გამომავალ ძაბვას უ OUT = 11 მე, ანუ გამომავალი ძაბვის მნიშვნელობა უ OUT იქნება შეყვანის კოდის მნიშვნელობის პროპორციული ნ VX = 11.

ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, DAC დანერგილია როგორც კოდით კონტროლირებადი ძაბვის გამყოფი (ნახ. 3.4).

ბრინჯი. 3.4. DAC-ის მშენებლობა კოდით კონტროლირებადი ძაბვის გამყოფის საფუძველზე

კოდით კონტროლირებადი გამყოფი შედგება ორი მკლავისგან. თუ განხორციელებული DAC-ის ბიტის სიგანე უდრის ნ, მაშინ რეზისტორების რაოდენობა თითოეულ მკლავში არის 2 ნ. გამყოფის თითოეული მკლავის წინააღმდეგობა იცვლება კლავიშების გამოყენებით ს. გასაღებები კონტროლდება დეკოდერის გამომავალი უნიტარული კოდით DC, და ერთი მკლავის გასაღებები კონტროლდება უშუალოდ მისით, ხოლო დანარჩენები კონტროლდება ინვერტორების საშუალებით. დეკოდერის გამომავალი კოდი შეიცავს რამდენიმე ერთეულს, რომელიც უდრის შეყვანის კოდის მნიშვნელობას ნ VH. ძნელი არ არის იმის გაგება, რომ გამყოფის გაყოფის კოეფიციენტი ყოველთვის იქნება შეყვანის კოდის მნიშვნელობის პროპორციული. ნ VH.

ბოლო ორი მეთოდი ფართოდ არ გამოიყენება მათი განხორციელების პრაქტიკული სირთულეების გამო. DAC სტრუქტურისთვის ძაბვების შეწონილი ჯამით, შეუძლებელია ძაბვის გენერატორების დანერგვა, რომლებიც შესაძლებელს გახდის მოკლე ჩართვას გამოსავალზე, ისევე როგორც კონცენტრატორები, რომლებსაც არ აქვთ ნარჩენი ძაბვები დახურულ მდგომარეობაში. კოდით კონტროლირებად გამყოფზე დაფუძნებულ DAC სტრუქტურაში, გამყოფის ორი მკლავიდან თითოეული შედგება რეზისტორების ძალიან დიდი რაოდენობით (2 ნ), შეიცავს იგივე რაოდენობის გასაღებს მათი მართვისთვის და დიდი დეკოდერისთვის. ამიტომ, ამ მიდგომით, DAC-ის განხორციელება ძალიან რთული აღმოჩნდება. ამრიგად, პრაქტიკაში გამოყენებული ძირითადი სტრუქტურა არის მიმდინარე შეწონილი შეჯამების DAC სტრუქტურა.

3.2 DAC შეწონილი დენის ჯამით

განვიხილოთ მარტივი DAC-ის კონსტრუქცია დენების შეწონილი ჯამით. უმარტივეს შემთხვევაში, ასეთი DAC შედგება რეზისტენტული მატრიცისგან და გადამრთველების ნაკრებისგან (ნახ. 3.5).

ბრინჯი. 3.5. რეზისტენტული მატრიცის DAC დანერგვები

გასაღებების რაოდენობა და რეზისტორების რაოდენობა მატრიცაში უდრის ბიტების რაოდენობას ნშეყვანის კოდი ნ VH. რეზისტორის მნიშვნელობები არჩეულია ბინარული კოდის წონების პროპორციულად, ანუ სერიის მნიშვნელობების პროპორციულად. 2i,მე = 1… ნ. როდესაც ძაბვის წყარო უკავშირდება მატრიცის საერთო კვანძს და კლავიშები დახურულია, დენი გაივლის თითოეულ რეზისტორს. რეზისტორების მიმდინარე მნიშვნელობები, მათი მნიშვნელობების შესაბამისი არჩევანის წყალობით, განაწილდება ბინარული კანონის მიხედვით, ანუ ბინარული კოდის ბიტების წონების პროპორციულად. შესვლის კოდის წარდგენისას ნ VX კლავიშები ჩართულია შეყვანის კოდის შესაბამისი ბიტების მნიშვნელობის შესაბამისად. გასაღები დახურულია, თუ შესაბამისი ბიტი ერთის ტოლია. ამ შემთხვევაში, მიმდინარე კვანძში, დენები შეჯამებულია ამ ბიტების წონების პროპორციულად და მთლიანი კვანძიდან გამომავალი დენის სიდიდე იქნება შეყვანის კოდის მნიშვნელობის პროპორციული. ნ VH.

ასეთ სტრუქტურაში არის ორი გამომავალი კვანძი. შეყვანის კოდის ბიტების მნიშვნელობიდან გამომდინარე, შესაბამისი კლავიშები უკავშირდება მოწყობილობის გამომავალ კვანძს, ან სხვა კვანძს, რომელიც ყველაზე ხშირად დამიწებულია. ამ შემთხვევაში, დენი მუდმივად მიედინება მატრიცის თითოეულ რეზისტორში, გადამრთველის პოზიციის მიუხედავად, და ძაბვის წყაროდან მოხმარებული დენის რაოდენობა მუდმივია.

ბრინჯი. 3.6. DAC-ის დანერგვა რეზისტენტულ მატრიცაზე და კონცენტრატორებით

ორივე განხილული სტრუქტურის საერთო მინუსი არის დიდი თანაფარდობა მატრიცის რეზისტორების უმცირეს და უდიდეს მნიშვნელობებს შორის. ამავდროულად, მიუხედავად რეზისტორების რეიტინგებში დიდი განსხვავებისა, აუცილებელია უზრუნველყოს იგივე აბსოლუტური შეცდომის დაყენება როგორც ყველაზე დიდი, ასევე ყველაზე პატარა რეზისტორის რეიტინგში. ანუ დიდი რეზისტორების დაყენების შედარებითი სიზუსტე უნდა იყოს ძალიან მაღალი. ინტეგრირებულ DAC დიზაინში ათზე მეტი ბიტის რაოდენობით, ამის მიღწევა საკმაოდ რთულია.

რეზისტენტულ მასალებზე დაფუძნებული სტრუქტურები თავისუფალია ყველა ამ მინუსებისგან. R- 2რმატრიცები (ნახ. 3.7).

ბრინჯი. 3.7. DAC დაფუძნებული იმპლემენტაციები რ-2რრეზისტენტული მატრიცა

და გადამრთველი კლავიშებით

შეგიძლიათ გადაამოწმოთ, რომ რეზისტენტული მატრიცის ამ კონსტრუქციით, ყოველი მომდევნო პარალელურ განშტოებაზე დენი ორჯერ ნაკლებია, ვიდრე წინაში, ანუ მათი მნიშვნელობები ნაწილდება ბინარული კანონის მიხედვით. რეზისტორების მხოლოდ ორი მნიშვნელობის მატრიცაში არსებობა, რომლებიც განსხვავდება ორი კოეფიციენტით, შესაძლებელს ხდის მათი მნიშვნელობების მარტივად დარეგულირებას, კორექტირების შედარებით სიზუსტეზე მაღალი მოთხოვნების დაყენების გარეშე.

3.3 DAC პარამეტრები და შეცდომები

DAC-ების ელექტრული მახასიათებლების სისტემა, რომელიც ასახავს მათი კონსტრუქციისა და ექსპლუატაციის თავისებურებებს, აერთიანებს ათზე მეტ პარამეტრს. ქვემოთ მოცემულია ძირითადი, რეკომენდებულია მარეგულირებელ და ტექნიკურ დოკუმენტაციაში ჩასართავად, როგორც ყველაზე გავრცელებული და ყველაზე სრულად აღწერს კონვერტორის მუშაობას სტატიკური და დინამიური რეჟიმებში.

1. ბიტების რაოდენობა – შეყვანის კოდის ბიტების რაოდენობა.

2. კონვერტაციის კოეფიციენტი – გამომავალი სიგნალის ზრდის თანაფარდობა შეყვანის სიგნალის ზრდასთან ხაზოვანი კონვერტაციის ფუნქციისთვის.

3. გამომავალი ძაბვის ან დენის დარეგულირების დრო არის დროის ინტერვალი DAC-ის შეყვანისას მოცემული კოდის ცვლილების მომენტიდან იმ მომენტამდე, როდესაც გამომავალი ძაბვა ან დენი საბოლოოდ შედის წონის ტოლი სიგანის ზონაში. ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის (LSB), სიმეტრიულად განლაგებული მდგრადი მდგომარეობის მნიშვნელობის მიმართ. ნახ. სურათი 3.8 გვიჩვენებს DAC-ის გადასვლის ფუნქციას, რომელიც აჩვენებს DAC-ის გამომავალი სიგნალის ცვლილებას დროთა განმავლობაში კოდის შეცვლისას. გარდა დაწესების დროისა, ის ასევე ახასიათებს DAC-ის ზოგიერთ სხვა დინამიურ პარამეტრს - გამომავალი სიგნალის გადაჭარბების რაოდენობას, აორთქლების ხარისხს, ჩალაგების პროცესის წრიულ სიხშირეს და ა.შ. კონკრეტული DAC-ის მახასიათებლების განსაზღვრისას, მახასიათებელი იშლება, როდესაც კოდი იცვლება ნულოვანი მნიშვნელობიდან კოდზე, რომელიც უდრის მისი მაქსიმალური მნიშვნელობის ნახევარს.

4. კონვერტაციის მაქსიმალური სიხშირე – ნიმუშის აღების უმაღლესი სიხშირე, რომლის დროსაც მითითებული პარამეტრები შეესაბამება დადგენილ სტანდარტებს.

არსებობს სხვა პარამეტრები, რომლებიც ახასიათებს DAC-ის მუშაობას და მისი ფუნქციონირების თავისებურებებს. ესენია: დაბალი და მაღალი დონის შეყვანის ძაბვა, გამომავალი გაჟონვის დენი, მოხმარების დენი, გამომავალი ძაბვის ან დენის დიაპაზონი, ელექტრომომარაგების არასტაბილურობის გავლენის ფაქტორი და სხვა.

DAC-ისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრებია ის, რაც განსაზღვრავს მის სიზუსტის მახასიათებლებს, რომლებიც განისაზღვრება სიდიდის მიხედვით ნორმალიზებული შეცდომებით.

ბრინჯი. 3.8. DAC გამომავალი სიგნალის დაყენების დროის განსაზღვრა

უპირველეს ყოვლისა, აუცილებელია მკაფიოდ განასხვავოთ სტატიკური და დინამიური შეცდომები DAC. სტატიკური შეცდომები არის შეცდომები, რომლებიც რჩება ყველა გარდამავალი პროცესის დასრულების შემდეგ, რომელიც დაკავშირებულია შეყვანის კოდის შეცვლასთან. დინამიური შეცდომები განისაზღვრება DAC-ის ან მისი შემადგენელი კომპონენტების გამოსავალზე გარდამავალი პროცესებით, რომლებიც წარმოიქმნება შეყვანის კოდის ცვლილების შედეგად.

სტატიკური DAC შეცდომების ძირითადი ტიპები განისაზღვრება შემდეგნაირად.

აბსოლუტური კონვერტაციის შეცდომა მასშტაბის ბოლო წერტილში– გამომავალი ძაბვის (დენის) მნიშვნელობის გადახრა ნომინალური მნიშვნელობიდან, რომელიც შეესაბამება კონვერტაციის ფუნქციის მასშტაბის ბოლო წერტილს. DAC-ებისთვის, რომლებიც მუშაობენ გარე საცნობარო ძაბვის წყაროსთან, იგი განისაზღვრება ამ წყაროს მიერ დაშვებული შეცდომის გათვალისწინების გარეშე. იზომება კონვერტაციის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის ერთეულებში.

ნულოვანი ოფსეტური ძაბვაგამოსავალზე – ძაბვა DAC-ის გამოსავალზე ნულოვანი შეყვანის კოდით. იზომება დაბალი რიგის ერთეულებში. განსაზღვრავს ფაქტობრივი ტრანსფორმაციის ფუნქციის პარალელურ ცვლას და არ შემოაქვს არაწრფივობა. ეს არის დანამატის შეცდომა.

კონვერტაციის ფაქტორის შეცდომა(მასშტაბი) – გამრავლების შეცდომა, რომელიც დაკავშირებულია ტრანსფორმაციის ფუნქციის დახრილობის გადახვევასთან საჭიროდან.

DAC არაწრფივობა– ფაქტობრივი ტრანსფორმაციის ფუნქციის გადახრა მითითებული სწორი ხაზიდან. DAC-ის მთავარი მოთხოვნა ამ თვალსაზრისით არის მახასიათებლის სავალდებულო ერთფეროვნება, რომელიც განსაზღვრავს ცალსახა შესაბამისობას კონვერტორის გამომავალ და შეყვანის სიგნალებს შორის. ფორმალურად, მონოტონურობის მოთხოვნა არის წარმოებულის დამახასიათებელი ნიშნის მუდმივობა მთელ სამუშაო ფართობზე.

არაწრფივი შეცდომები ზოგადად იყოფა ორ ტიპად - ინტეგრალური და დიფერენციალური.

ინტეგრალური არაწრფივი შეცდომა- რეალური მახასიათებლის მაქსიმალური გადახრა იდეალურიდან. სინამდვილეში, ეს ითვალისწინებს საშუალო ტრანსფორმაციის ფუნქციას. ეს შეცდომა განისაზღვრება გამომავალი მნიშვნელობის საბოლოო დიაპაზონის პროცენტულად. ინტეგრალური არაწრფივიობა წარმოიქმნება სხვადასხვა არაწრფივი ეფექტების გამო, რომლებიც გავლენას ახდენენ მთლიანად გადამყვანის მუშაობაზე. ისინი ყველაზე მკაფიოდ ვლინდება კონვერტორების ინტეგრირებულ დიზაინში. მაგალითად, ის შეიძლება დაკავშირებული იყოს გათბობის სხვადასხვა დონესთან LSI-ში ზოგიერთი არაწრფივი წინააღმდეგობის სხვადასხვა შეყვანის კოდებისთვის.

დიფერენციალური არაწრფივი შეცდომა- რეალური მახასიათებლის გადახრა იდეალურიდან მიმდებარე კოდის მნიშვნელობებისთვის. ეს შეცდომები ასახავს რეალური მახასიათებლების არაერთფეროვან გადახრებს იდეალურიდან. მთლიანი ტრანსფორმაციის ფუნქციის დასახასიათებლად არჩეულია ადგილობრივი დიფერენციალური არაწრფივობა მაქსიმალური აბსოლუტური მნიშვნელობით. დიფერენციალური არაწრფივიობის დასაშვები მნიშვნელობების საზღვრები გამოიხატება ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის წონის ერთეულებში.

მოდით განვიხილოთ დიფერენციალური შეცდომების გამოჩენის მიზეზები და როგორ მოქმედებს ისინი DAC-ის კონვერტაციის ფუნქციაზე. წარმოვიდგინოთ, რომ DAC-ში ბიტების ყველა წონა დაყენებულია იდეალურად ზუსტად, გარდა ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიტის წონისა.

თუ გავითვალისწინებთ ყველა კოდის კომბინაციის თანმიმდევრობას ბინის გარკვეული სიღრმის ორობითი კოდისთვის, მაშინ ორობითი კოდის ფორმირების ნიმუშები, სხვა საკითხებთან ერთად, განსაზღვრავს, რომ კოდის კომბინაციებში, რომლებიც შეესაბამება მნიშვნელობებს ნულიდან ნახევარამდე სრული მასშტაბის (დან მაქსიმალური კოდის მნიშვნელობის ნულიდან ნახევარამდე), ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიტი ყოველთვის არის ნულის ტოლი, ხოლო კოდის კომბინაციებში, რომლებიც შეესაბამება მნიშვნელობებს მნიშვნელობების ნახევარიდან მის სრულ მნიშვნელობამდე, ყველაზე მნიშვნელოვანი ციფრი ყოველთვის უდრის ერთს. ამიტომ, DAC-ზე შეყვანის კოდის მნიშვნელობის შკალის პირველი ნახევრის შესაბამისი კოდების გამოყენებისას, ყველაზე მნიშვნელოვანი ციფრის წონა არ მონაწილეობს გამომავალი სიგნალის ფორმირებაში, ხოლო მეორე ნახევრის შესაბამისი კოდების გამოყენებისას. მუდმივად ჩართული. მაგრამ თუ ამ ციფრის წონა მითითებულია შეცდომით, მაშინ ეს შეცდომა ასევე აისახება გამომავალი სიგნალის ფორმირებაში. შემდეგ ეს აისახება DAC-ის კონვერტაციის ფუნქციაში, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 3.9. ა.

ბრინჯი. 3.9. მითითების შეცდომის გავლენა DAC-ის კონვერტაციის ფუნქციაზე

უფროსი კატეგორიის წონა.

ნახ. 3.9. ა. ჩანს, რომ შეყვანის კოდის მნიშვნელობების პირველი ნახევრისთვის რეალური DAC კონვერტაციის ფუნქცია შეესაბამება იდეალურს, ხოლო შეყვანის კოდის მნიშვნელობების მეორე ნახევრისთვის რეალური კონვერტაციის ფუნქცია იდეალურისგან განსხვავდება ოდენობით. შეცდომა ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიტის წონის დაყენებაში. DAC-ის კონვერტაციის ფუნქციაზე ამ შეცდომის გავლენის მინიმიზაცია შეიძლება მიღწეული იყოს კონვერტაციის მასშტაბის ფაქტორის არჩევით, რომელიც შეამცირებს შეცდომას კონვერტაციის სკალის ბოლო წერტილში ნულამდე (ნახ. 3.9. ბ). ნათელია, რომ დიფერენციალური შეცდომები ნაწილდება სიმეტრიულად შუა მასშტაბის მიმართ. ამან დაადგინა მათთვის სხვა სახელი - სიმეტრიული ტიპის შეცდომები. ამავდროულად, ცხადია, რომ ასეთი შეცდომის არსებობა განსაზღვრავს DAC-ის კონვერტაციის ფუნქციის არაერთფეროვან ქცევას.

ნახ. 3.10. ა. ნაჩვენებია, თუ როგორ განსხვავდება DAC-ის რეალური კონვერტაციის ფუნქცია იდეალურისგან, იმ პირობით, რომ არ არის შეცდომები ყველა ციფრის წონების დაყენებისას, გარდა ყველაზე მნიშვნელოვანის წინა ციფრისა. ბრინჯი. 3.10. ბ. აჩვენებს ტრანსფორმაციის ფუნქციის ქცევას, თუ შერჩეულია მთლიანი ცდომილების მასშტაბის კომპონენტი (ნულამდე დაყვანილი).

მეტროლოგია" href="/text/category/metrologiya/" rel="bookmark">რაციონალურია მეტროლოგიური მაჩვენებლების ყოვლისმომცველი მიღწევა, ტექნოლოგიური ტექნიკის გამოყენებით სხვადასხვა სტრუქტურული მეთოდებით. ხოლო მზა ინტეგრირებული გადამყვანების გამოყენებისას, სტრუქტურული მეთოდები კონვერტაციის სისტემის მეტროლოგიური მახასიათებლების შემდგომი გაუმჯობესების ერთადერთი გზაა.

ნულოვანი ოფსეტური შეცდომა და მასშტაბის შეცდომა ადვილად გამოსწორდება DAC-ის გამომავალზე. ამისათვის მუდმივი ოფსეტი შემოდის გამომავალ სიგნალში, რომელიც ანაზღაურებს კონვერტორის მახასიათებლის ოფსეტს. საჭირო კონვერტაციის მასშტაბი დგინდება ან გამაძლიერებლის კონვერტორის გამომავალზე დაყენებული მომატების რეგულირებით, ან საორიენტაციო ძაბვის მნიშვნელობის კორექტირებით, თუ DAC არის გამრავლებული.

ყველაზე მნიშვნელოვანი პუნქტი, რომელიც ახასიათებს როგორც DAC-ებს, ასევე ADC-ებს, არის ის ფაქტი, რომ მათი შეყვანა ან გამომავალი არის ციფრული, რაც ნიშნავს, რომ ანალოგური სიგნალის ნიმუშები ხდება დონეზე. როგორც წესი, N-ბიტიანი სიტყვა წარმოდგენილია როგორც 2N შესაძლო მდგომარეობიდან ერთ-ერთი, ამიტომ N-bit DAC-ს (ფიქსირებული ძაბვის მითითებით) შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ 2N ანალოგური სიგნალის მნიშვნელობები, ხოლო ADC-ს შეუძლია გამოსცეს მხოლოდ 2N სხვადასხვა ორობითი კოდის მნიშვნელობა. ანალოგური სიგნალები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ძაბვის ან დენის სახით.

ADC ან DAC-ის გარჩევადობა შეიძლება გამოიხატოს რამდენიმე განსხვავებული გზით: ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის (LSB) წონა, ppm FS, მილივოლტი (mV) და ა.შ. სხვადასხვა მოწყობილობები (თუნდაც ერთი და იგივე ჩიპის მწარმოებლისგან) განსხვავებულად არის განსაზღვრული, ამიტომ ADC და DAC მომხმარებლებს უნდა შეეძლოთ სხვადასხვა მახასიათებლების კონვერტაცია მოწყობილობების სწორად შესადარებლად. ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის (LSB) ზოგიერთი მნიშვნელობა მოცემულია ცხრილში 1.

ცხრილი 1. კვანტიზაცია: უმცირესი მნიშვნელოვანი ბიტის (LSB) მნიშვნელობა

რეზოლუცია უნარი ნ	2 ნ	სრული მასშტაბის ძაბვა 10 ვ	ppm FS	%FS	dB FS
2 ბიტიანი	4	2.5 ვ	250000	25	-12
4 ბიტიანი	16	625 მვ	62500	6.25	-24
6 ბიტიანი	64	156 მვ	15625	1.56	-36
8 ბიტიანი	256	39,1 მვ	3906	0.39	-48
10 ბიტიანი	1024	9,77 მვ (10 მვ)	977	0.098	-60
12 ბიტიანი	4096	2,44 მვ	244	0.024	-72
14 ბიტიანი	16384	610 μV	61	0.0061	-84
16 ბიტიანი	65536	153 μV	15	0.0015	-96
18 ბიტიანი	262144	38 μV	4	0.0004	-108
20 ბიტიანი	1048576	9.54 μV (10 μV)	1	0.0001	-120
22 ბიტიანი	4194304	2.38 μV	0.24	0.000024	-132
24 ბიტიანი	16777216	596 nV*	0.06	0.000006	-144

*600 ნვ არის 10 kHz სიხშირის დიაპაზონში, ხდება R = 2.2 kOhm-ზე 25 ° C-ზე. მარტივი დასამახსოვრებელი: 10-ბიტიანი კვანტიზაცია სრული მასშტაბის მნიშვნელობით FS = 10 V შეესაბამება LSB = 10 mV, სიზუსტე 1000 ppm. ანუ 0.1%. ყველა სხვა მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს 2-ის ტოლი კოეფიციენტების გამრავლებით.

სანამ ADC-ების და DAC-ების შიდა ნაწილებს გადავხედავთ, აუცილებელია განიხილოს ციფრული-ანალოგური და ანალოგ-ციფრული გადამყვანების მოსალოდნელი შესრულება და კრიტიკული პარამეტრები. მოდით შევხედოთ შეცდომების განმარტებას და ტექნიკურ მოთხოვნებს ანალოგური ციფრული და ციფრული ანალოგური გადამყვანებისთვის. ეს ძალიან მნიშვნელოვანია სხვადასხვა პრინციპებზე აგებული ADC-ებისა და DAC-ების ძლიერი და სუსტი მხარეების გასაგებად.

პირველი მონაცემთა გადამყვანები განკუთვნილი იყო გაზომვისა და კონტროლის აპლიკაციებში გამოსაყენებლად, სადაც შეყვანის სიგნალის კონვერტაციის ზუსტი დრო ჩვეულებრივ არ იყო მნიშვნელოვანი. მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე ასეთ სისტემებში დაბალი იყო. ამ მოწყობილობებში მნიშვნელოვანია A/D და D/A კონვერტორების DC მახასიათებლები, მაგრამ ჩარჩოს სინქრონიზაცია და AC მახასიათებლები არ არის მნიშვნელოვანი.

დღეს ბევრი, თუ არა უმეტესობა, ADC და DAC გამოიყენება აუდიო, ვიდეო და რადიო სიგნალის შერჩევისა და რეკონსტრუქციის სისტემებში, სადაც მათი AC მახასიათებლები გადამწყვეტია მთელი მოწყობილობის მუშაობისთვის, ხოლო გადამყვანების DC მახასიათებლები შეიძლება არ იყოს მნიშვნელოვანი. .

სურათი 1 გვიჩვენებს უნიპოლარული, სამ ბიტიანი ციფრული ანალოგური გადამყვანის იდეალური გადაცემის ფუნქციას. მასში შემავალი და გამომავალი სიგნალები კვანტიზებულია, ამიტომ გადაცემის ფუნქციის გრაფიკი შეიცავს რვა ცალკეულ წერტილს. მიუხედავად იმისა, თუ როგორ არის ეს ფუნქცია მიახლოებული, მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ციფრული ანალოგური გადამყვანის რეალური გადაცემის მახასიათებელი არ არის უწყვეტი ხაზი, არამედ რამდენიმე დისკრეტული წერტილი.

სურათი 1. იდეალური სამბიტიანი ციფრული ანალოგური გადამყვანის გადაცემის ფუნქცია.

სურათი 2 გვიჩვენებს სამ ბიტიანი იდეალური ხელმოუწერელი ანალოგური ციფრული გადამყვანის გადაცემის ფუნქციას. გაითვალისწინეთ, რომ ADC შეყვანის ანალოგური სიგნალი არ არის კვანტიზებული, მაგრამ მისი გამომავალი არის ამ სიგნალის კვანტიზაციის შედეგი. ანალოგური ციფრული გადამყვანის გადაცემის მახასიათებელი შედგება რვა ჰორიზონტალური ხაზისგან, მაგრამ ADC-ის ოფსეტის, მომატებისა და წრფივობის გაანალიზებისას განვიხილავთ ამ სეგმენტების შუა წერტილების დამაკავშირებელ ხაზს.

სურათი 2. იდეალური 3-ბიტიანი ADC-ის გადაცემის ფუნქცია.

ორივე განხილულ შემთხვევაში, სრული ციფრული სკალა (ყველა "1") შეესაბამება სრულ ანალოგურ სკალას, რომელიც ემთხვევა საორიენტაციო ძაბვას ან მასზე დამოკიდებულ ძაბვას. ამრიგად, ციფრული კოდი წარმოადგენს ნორმალიზებულ ურთიერთობას ანალოგურ სიგნალსა და საცნობარო ძაბვას შორის.

იდეალური ანალოგური-ციფრული გადამყვანის შემდეგ ციფრულ კოდზე გადასვლა ხდება ძაბვიდან, რომელიც უდრის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის ნახევარს ძაბვაზე, რომელიც ნაკლებია სრული მასშტაბის ძაბვის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის ნახევარზე ნაკლები. ვინაიდან ანალოგური სიგნალი ADC-ის შესასვლელში შეიძლება მიიღოს ნებისმიერი მნიშვნელობა, ხოლო გამომავალი ციფრული სიგნალი არის დისკრეტული სიგნალი, ხდება შეცდომა რეალურ შეყვანის ანალოგურ სიგნალსა და გამომავალი ციფრული სიგნალის შესაბამის მნიშვნელობას შორის. ამ შეცდომამ შეიძლება მიაღწიოს ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის ნახევარს. ეს ეფექტი ცნობილია, როგორც კვანტიზაციის შეცდომა ან ტრანსფორმაციის გაურკვევლობა. მოწყობილობებში, რომლებიც იყენებენ AC სიგნალებს, კვანტიზაციის ეს შეცდომა იწვევს კვანტიზაციის ხმაურს.

1 და 2 სურათებზე ნაჩვენები მაგალითები აჩვენებს მხოლოდ ერთი პოლარობის სიგნალით მომუშავე ხელმოუწერელი გადამყვანების გარდამავალ მახასიათებლებს. ეს არის უმარტივესი ტიპის გადამყვანი, მაგრამ ბიპოლარული გადამყვანები უფრო სასარგებლოა რეალურ პროგრამებში.

ამჟამად გამოიყენება ორი ტიპის ბიპოლარული გადამყვანი. მათგან უმარტივესი არის ჩვეულებრივი უნიპოლარული გადამყვანი, რომლის შეყვანა მიეწოდება ანალოგური სიგნალით მუდმივი კომპონენტით. ეს კომპონენტი წარმოგიდგენთ შეყვანის სიგნალის ოფსეტს ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიტის (MSB) ერთეულის შესაბამისი ოდენობით. ბევრ გადამყვანს შეუძლია შეცვალოს ეს ძაბვა ან დენი, რათა კონვერტორი გამოიყენოს როგორც ერთპოლარულ, ისე ბიპოლარულ რეჟიმში.

სხვა, უფრო რთული ტიპის გადამყვანი ცნობილია როგორც ხელმოწერილი ADC და N ინფორმაციის ბიტის გარდა არის დამატებითი ბიტი, რომელიც აჩვენებს ანალოგური სიგნალის ნიშანს. ნიშნის ანალოგური ციფრული გადამყვანები საკმაოდ იშვიათად გამოიყენება და ძირითადად გამოიყენება ციფრული ვოლტმეტრების ნაწილად.

ADC-ებსა და DAC-ებში არსებობს DC შეცდომების ოთხი ტიპი: ოფსეტური შეცდომა, გაზრდის შეცდომა და წრფივი შეცდომების ორი ტიპი. ADC-ების და DAC-ების ოფსეტური და მომატების შეცდომები ჩვეულებრივი გამაძლიერებლების მსგავსია. სურათი 3 გვიჩვენებს ბიპოლარული შეყვანის სიგნალების კონვერტაციას (თუმცა ოფსეტური და ნულოვანი შეცდომა, რომლებიც იდენტურია გამაძლიერებლებში და ერთპოლარულ ADC-ებში და DAC-ებში, განსხვავებულია ბიპოლარულ გადამყვანებში და მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული).

სურათი 3: კონვერტორის ნულოვანი ოფსეტის სიზუსტე და მოპოვების სიზუსტე

როგორც DAC, ასევე ADC-ის გადაცემის მახასიათებელი შეიძლება გამოიხატოს როგორც D = K + GA, სადაც D არის ციფრული კოდი, A არის ანალოგური სიგნალი, K და G არის მუდმივები. ერთპოლარულ გადამყვანში K კოეფიციენტი ნულის ტოლია ბიპოლარული გადამყვანში, ის უდრის ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან ციფრს. გადამყვანის მიკერძოების შეცდომა არის ის ოდენობა, რომლითაც K მომატების რეალური მნიშვნელობა განსხვავდება იდეალური სიდიდისგან. მოგების შეცდომა არის ოდენობა, რომლითაც მოგება G განსხვავდება იდეალური სიდიდისგან.

ზოგადად, მოგების შეცდომა შეიძლება გამოიხატოს, როგორც სხვაობა ორ კოეფიციენტს შორის, გამოხატული პროცენტულად. ეს განსხვავება შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც გაზრდის შეცდომის წვლილი (mV ან LSB მნიშვნელობებში) მთლიან შეცდომაში მაქსიმალური შეყვანის სიგნალის მნიშვნელობაზე. როგორც წესი, მომხმარებელს ეძლევა შესაძლებლობა მინიმუმამდე დაიყვანოს ეს შეცდომები. გაითვალისწინეთ, რომ გამაძლიერებელი ჯერ არეგულირებს ოფსეტს, როდესაც შეყვანის სიგნალი ნულის ტოლია, შემდეგ კი არეგულირებს მომატებას, როდესაც შემავალი სიგნალი ახლოსაა მაქსიმალურ მნიშვნელობასთან. ბიპოლარული გადამყვანების დარეგულირების ალგორითმი უფრო რთულია.

DAC-ისა და ADC-ის ინტეგრალური არაწრფივობა მსგავსია გამაძლიერებლის არაწრფივობისა და განისაზღვრება, როგორც კონვერტორის რეალური გადაცემის მახასიათებლის მაქსიმალური გადახრა სწორი ხაზიდან. ზოგადად, იგი გამოხატულია სრული მასშტაბის პროცენტულად (მაგრამ შეიძლება წარმოდგენილი იყოს LSB მნიშვნელობებში). გადაცემის მახასიათებლების მიახლოების ორი ზოგადი მეთოდი არსებობს: ბოლო წერტილის მეთოდი და საუკეთესო სწორი ხაზის მეთოდი (იხ. სურათი 4).

სურათი 4. ჯამური წრფივი შეცდომის გაზომვის მეთოდი

ბოლო წერტილის მეთოდის გამოყენებისას იზომება თვითნებური დამახასიათებელი წერტილის გადახრა (მომატების კორექტირების შემდეგ) საწყისიდან გამოყვანილი სწორი ხაზიდან. ამრიგად, Analog Devices, Inc. გაზომეთ გადამყვანების ინტეგრალური არაწრფივი მნიშვნელობები, რომლებიც გამოიყენება გაზომვისა და საკონტროლო ამოცანებში (რადგან შეცდომის სიდიდე დამოკიდებულია იდეალური მახასიათებლიდან გადახრაზე და არა თვითნებურ „საუკეთესო მიახლოებაზე“).

საუკეთესო სწორი ხაზის მეთოდი უზრუნველყოფს დამახინჯების უფრო ადეკვატურ პროგნოზს აპლიკაციებში, რომლებიც ეხება AC სიგნალებს. იგი ნაკლებად მგრძნობიარეა ტექნიკური მახასიათებლების არაწრფივობის მიმართ. საუკეთესო მორგების მეთოდი ხაზს უსვამს სწორ ხაზს მოწყობილობის გადაცემის მახასიათებლებს შორის სტანდარტული მრუდის ინტერპოლაციის ტექნიკის გამოყენებით. ამის შემდეგ, მაქსიმალური გადახრა იზომება აგებული სწორი ხაზიდან. როგორც წესი, ამ გზით გაზომილი ინტეგრალური არაწრფივიობა შეადგენს საბოლოო წერტილის მეთოდით შეფასებული არაწრფივობის მხოლოდ 50%-ს. ეს ხდის მეთოდს სასურველს სპეციფიკაციაში შთამბეჭდავი ტექნიკური მახასიათებლების დასაზუსტებლად, მაგრამ ნაკლებად გამოსადეგია რეალურ სამყაროში შეცდომის მნიშვნელობების გასაანალიზებლად. AC გამოყენებისთვის, უკეთესია, განისაზღვროს ჰარმონიული დამახინჯება, ვიდრე DC არაწრფივობა, ამიტომ საუკეთესო სწორი ხაზის მეთოდი იშვიათად არის საჭირო კონვერტორის არაწრფივობის დასადგენად.

გადამყვანის არაწრფივობის კიდევ ერთი ტიპია დიფერენციალური არაწრფივიობა (DNL). იგი დაკავშირებულია გადამყვანის კოდის გადასვლების არაწრფივობასთან. იდეალურ შემთხვევაში, ერთი ერთეულის ცვლილება ციფრული კოდის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვან ბიტში ზუსტად შეესაბამება ერთი ერთეულის ცვლილებას ანალოგური სიგნალის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვან ბიტში. DAC-ში ციფრული კოდის ერთი ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის შეცვლამ უნდა გამოიწვიოს სიგნალის ცვლილება ანალოგურ გამომავალზე, რომელიც ზუსტად შეესაბამება ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის მნიშვნელობას. ამავდროულად, ADC-ში, ერთი ციფრული დონიდან მეორეზე გადასვლისას, ანალოგური შეყვანის სიგნალის მნიშვნელობა ზუსტად უნდა შეიცვალოს ციფრული მასშტაბის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ციფრის შესაბამისი მნიშვნელობით.

სადაც ანალოგური სიგნალის ცვლილება, რომელიც შეესაბამება ციფრული კოდის ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანი ბიტის ცვლილებას, არის ამ მნიშვნელობაზე მეტი ან ნაკლები, ჩვენ ვსაუბრობთ დიფერენციალურ არაწრფივ (DNL) შეცდომაზე. გადამყვანის DNL შეცდომა ჩვეულებრივ განისაზღვრება, როგორც დიფერენციალური არაწრფივიობის მაქსიმალური მნიშვნელობა, რომელიც გამოვლენილია ნებისმიერი გადასვლისას.

თუ DAC-ის დიფერენციალური არაწრფივიობა არის –1 LSB-ზე ნაკლები ნებისმიერი გადასვლისას (იხ. სურათი 2.12), DAC არის არამონოტონური და მისი გადაცემის პასუხი შეიცავს ერთ ან მეტ ლოკალურ მაქსიმუმს ან მინიმუმს. +1 LSB-ზე მეტი დიფერენციალური არაწრფივიობა არ იწვევს მონოტონურობის დარღვევას, მაგრამ ასევე არასასურველია. DAC-ის ბევრ აპლიკაციაში (განსაკუთრებით დახურული მარყუჟის სისტემებში, სადაც არაერთფეროვნებას შეუძლია უარყოფითი გამოხმაურება დადებითად შეცვალოს), DAC ერთფეროვნება ძალიან მნიშვნელოვანია. ხშირად DAC-ის ერთფეროვნება ცალსახად არის მითითებული მონაცემთა ფურცელში, თუმცა თუ დიფერენციალური არაწრფივიობა გარანტირებულია, რომ ნაკლები იქნება ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვან ბიტზე (ანუ |DNL| . 1LSB), მოწყობილობა იქნება მონოტონური, მაშინაც კი, თუ ეს აშკარად არ არის მითითებული.

შესაძლებელია ADC იყოს არამონოტონური, მაგრამ DNL-ის ყველაზე გავრცელებული გამოვლინება ADC-ში არის დაკარგული კოდები. (იხ. სურ. 2.13). ADC-ში გამოტოვებული კოდები (ან არაერთფეროვნება) ისევე არასასურველია, როგორც არაერთფეროვნება DAC-ში. კიდევ ერთხელ, ეს ხდება მაშინ, როდესაც DNL > 1 LSB.

სურათი 5. არაიდეალური 3-ბიტიანი DAC გადაცემის ფუნქცია


სურათი 6. არაიდეალური 3-ბიტიანი DAC გადაცემის ფუნქცია

დაკარგული კოდების დადგენა უფრო რთულია, ვიდრე არაერთფეროვნების დადგენა. ყველა ADC-ს ახასიათებს გარკვეული გარდამავალი ხმაური, ილუსტრირებულია სურათზე 2.14 (დაფიქრდით, რომ ეს ხმაური ციფრული ვოლტმეტრის ბოლო ციფრია, რომელიც ციმციმებს მიმდებარე მნიშვნელობებს შორის). გარჩევადობის მატებასთან ერთად, შემავალი სიგნალის დიაპაზონი, რომელიც შეესაბამება გარდამავალი ხმაურის დონეს, შეიძლება მიაღწიოს ან გადააჭარბოს სიგნალის მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება ყველაზე ნაკლებად მნიშვნელოვანს. ამ შემთხვევაში, განსაკუთრებით უარყოფითი DNL შეცდომის კომბინაციაში, შეიძლება მოხდეს ზოგიერთი (ან თუნდაც ყველა) კოდი, სადაც გადასვლის ხმაური არის შეყვანის სიგნალის მნიშვნელობების მთელ დიაპაზონში. ამრიგად, შეიძლება არსებობდეს კოდები, რომლებისთვისაც არ არის შემავალი სიგნალის მნიშვნელობა, რომელზედაც ეს კოდი გარანტირებული იქნება გამომავალში, თუმცა შეიძლება არსებობდეს შემავალი სიგნალის გარკვეული დიაპაზონი, რომელზეც კოდი ზოგჯერ გამოჩნდება.

სურათი 7. კოდის გადასვლის ხმაურის და დიფერენციალური არაწრფივობის (DNL) კომბინირებული ეფექტები

დაბალი გარჩევადობის ADC-სთვის, კოდის გამოტოვების პირობა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც გარდამავალი ხმაურის და დიფერენციალური არაწრფივობის ერთობლიობა, რომელიც გარანტიას იძლევა გარკვეული დონის (ვთქვათ 0.2 LSB) ხმაურის გარეშე კოდის ყველა კოდისთვის. თუმცა, შეუძლებელია დღევანდელი სიგმა-დელტა ADC-ების მაღალი გარჩევადობის მიღწევა, ან თუნდაც ფართო გამტარუნარიანობის ADC-ის უფრო დაბალი გარჩევადობის მიღწევა. ამ შემთხვევაში, მწარმოებელმა უნდა განსაზღვროს ხმაურის დონე და გარჩევადობა სხვა გზით. არც ისე მნიშვნელოვანია, რომელი მეთოდია გამოყენებული, მაგრამ სპეციფიკაციამ ნათლად უნდა განსაზღვროს გამოყენებული მეთოდი და მოსალოდნელი მახასიათებლები.

ლიტერატურა:

1. Analod-Digital Conversion, Walt Kester editor, Analog Devices, 2004. - 1138 გვ.
2. Mixed-Signal and DSP Design Techniques ISBN_0750676116, Walt Kester editor, Analog Devices, 2004. - 424 გვ.
3. მაღალი სიჩქარის სისტემის აპლიკაცია, უოლტ კესტერის რედაქტორი, ანალოგური მოწყობილობები, 2006. - 360 გვ.

სტატიასთან ერთად „ADC-ების და DAC-ების სტატიკური გადაცემის მახასიათებლები“ ​​წაიკითხეთ:

საზომი ხელსაწყოების კლასიფიკაცია

საზომი ხელსაწყოები და მათი მახასიათებლები

საზომი ხელსაწყოს კონცეფცია წარმოდგენილი იყო 1.2 პუნქტში, როგორც მეტროლოგიის ერთ-ერთი ფუნდამენტური კონცეფცია. აღინიშნა, რომ საზომი ინსტრუმენტი (MI) არის სპეციალური ტექნიკური მოწყობილობა, რომელიც ინახავს რაოდენობის ერთეულს, საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ გაზომილი რაოდენობა მის ერთეულთან და აქვს სტანდარტიზებული მეტროლოგიური მახასიათებლები, ე.ი. მახასიათებლები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გაზომვების შედეგებსა და სიზუსტეზე.

მოდით დავახარისხოთ SI შემდეგი კრიტერიუმების მიხედვით:

§ საზომი ფუნქციის განხორციელების მეთოდის მიხედვით;

§ დიზაინის მიხედვით;

§ მეტროლოგიური მიზნებისათვის.

საზომი ფუნქციის განხორციელების მეთოდის მიხედვით, ყველა საზომი ინსტრუმენტი შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად:

§ მოცემული (ცნობილი) ზომის მნიშვნელობის რეპროდუცირება (მაგალითად: წონა - მასა; სახაზავი - სიგრძე; ნორმალური ელემენტი - emf და ა.შ.);

§ სიგნალის (მითითების) გენერირება, რომელიც ატარებს ინფორმაციას გაზომილი სიდიდის მნიშვნელობის შესახებ.

საზომი ხელსაწყოების კლასიფიკაცია დიზაინის მიხედვით ნაჩვენებია დიაგრამაზე ნახ. 4.1.

გაზომე- საზომი ინსტრუმენტი სხეულის ან მოწყობილობის სახით, რომელიც შექმნილია ერთი ან რამდენიმე ზომის ფიზიკური რაოდენობის რეპროდუცირებისთვის, რომლის მნიშვნელობები ცნობილია გაზომვისთვის საჭირო სიზუსტით. საზომი არის გაზომვის საფუძველი. ის ფაქტი, რომ ხშირ შემთხვევაში გაზომვები ხდება საზომი ხელსაწყოების ან სხვა მოწყობილობების გამოყენებით, არაფერს ცვლის, რადგან ბევრი მათგანი მოიცავს ზომებს, სხვები „ფასდება“ ზომების გამოყენებით; მათი სასწორები შეიძლება ჩაითვალოს შესანახ მოწყობილობად. და ბოლოს, არის საზომი ხელსაწყოები (მაგალითად, ჭიქის სასწორები), რომელთა გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ზომებით.

ბრინჯი. 4.1. საზომი ხელსაწყოების კლასიფიკაცია დიზაინის მიხედვით.

Საზომი მოწყობილობა- საზომი ხელსაწყო, რომელიც შექმნილია საზომი ინფორმაციის სიგნალის შესაქმნელად დამკვირვებლის მიერ პირდაპირი აღქმისთვის ხელმისაწვდომი ფორმით. ინფორმაციის პრეზენტაციის ფორმის მიხედვით განასხვავებენ ანალოგურ და ციფრულ მოწყობილობებს. ანალოგური ინსტრუმენტები არის ინსტრუმენტები, რომელთა წაკითხვები არის გაზომილი რაოდენობის უწყვეტი ფუნქცია, მაგალითად, მაჩვენებლის ინსტრუმენტი, მინის თერმომეტრი და ა.შ.

ნახაზი 4.2 გვიჩვენებს საზომი მოწყობილობის განზოგადებულ ბლოკ-სქემას მაჩვენებლის საჩვენებელი მოწყობილობით.

საზომი მოწყობილობის სავალდებულო ელემენტია საკითხავი მოწყობილობა– საზომი ხელსაწყოს კონსტრუქციის ნაწილი, რომელიც განკუთვნილია გაზომილი სიდიდის მნიშვნელობის წასაკითხად. ციფრული საზომი მოწყობილობის საკითხავი მოწყობილობა არის ციფრული დისპლეი.

ბრინჯი. 4.2. საზომი მოწყობილობის ბლოკ-სქემა.

ანალოგური საზომი ხელსაწყოს წასაკითხი მოწყობილობა ჩვეულებრივ შედგება მაჩვენებლისა და სასწორისგან. სასწორს აქვს საწყისი და საბოლოო მნიშვნელობა, რომლის ფარგლებშიც განთავსებულია წაკითხვის დიაპაზონი (ნახ. 4.3).

ბრინჯი. 4.3. ანალოგური საჩვენებელი მოწყობილობის წასაკითხი მოწყობილობა.

გაზომვის დაყენება- ფუნქციურად ინტეგრირებული საზომი ხელსაწყოების ნაკრები, რომელშიც ერთი ან მეტი საზომი მოწყობილობა გამოიყენება გაზომილი მნიშვნელობის სიგნალად გადაქცევისთვის.

საზომი ინსტალაცია შეიძლება მოიცავდეს საზომ ინსტრუმენტებს, საზომებს, გადამყვანებს, აგრეთვე დამხმარე მოწყობილობებს, რეგულატორებს და ელექტრომომარაგებას.

საზომი სისტემა- საზომი ხელსაწყოებისა და დამხმარე მოწყობილობების ერთობლიობა, ურთიერთდაკავშირებული საკომუნიკაციო არხებით, რომლებიც შექმნილია გაზომვის საინფორმაციო სიგნალების გენერირებისთვის ავტომატური დამუშავების, გადაცემის და მონიტორინგისა და კონტროლის სისტემებში გამოსაყენებლად მოსახერხებელი ფორმით.

გადამყვანი- საზომი ინსტრუმენტი, რომელიც შექმნილია გაზომვის საინფორმაციო სიგნალების ერთი ტიპიდან მეორეზე გადასაყვანად. შეყვანის და გამომავალი სიგნალების ტიპებიდან გამომდინარე, საზომი გადამყვანები იყოფა:

§ პირველადი გადამყვანები ან სენსორები;

§ მეორადი გადამყვანები.

პირველადი გადამყვანები– საზომი გადამყვანი, რომლის შეყვანა მიეწოდება გაზომილ ფიზიკურ რაოდენობას. პირველადი გადამყვანი პირველია საზომი ჯაჭვში.

პირველადი გადამცემის გამომავალი სიგნალი დამკვირვებლის მიერ უშუალოდ ვერ აღიქმება. პირდაპირი დაკვირვებისთვის მისაწვდომ ფორმად გადაქცევისთვის საჭიროა ტრანსფორმაციის კიდევ ერთი ეტაპი. პირველადი გადამყვანის მაგალითია წინააღმდეგობის თერმომეტრი, რომელიც ტემპერატურას გარდაქმნის გამტარის ელექტრულ წინააღმდეგობად. პირველადი გადამყვანის კიდევ ერთი მაგალითია ცვლადი წნევის ნაკადის მრიცხველების ხვრელი, რომელიც ნაკადს გარდაქმნის დიფერენციალურ წნევად.

მეორადი მოწყობილობა– კონვერტორი, რომლის შეყვანა მიეწოდება პირველადი ან ნორმალიზებული გადამყვანის გამომავალი სიგნალით. მეორადი მოწყობილობის გამომავალი სიგნალი, ისევე როგორც საზომი მოწყობილობის სიგნალი, ხელმისაწვდომია დამკვირვებლის მიერ პირდაპირი აღქმისთვის. მეორადი მოწყობილობა ხურავს საზომი წრეს.

ნორმალიზებადი კონვერტორი– პირველადი გადამყვანსა და მეორად მოწყობილობას შორის დამონტაჟებული შუალედური გადამყვანი პირველადი გადამყვანის გამომავალი სიგნალისა და მეორადი მოწყობილობის შეყვანის სიგნალს შორის შეუსაბამობის შემთხვევაში. ნორმალიზებადი გადამყვანის მაგალითია ნორმალიზებული ხიდი, რომელიც გარდაქმნის ცვლადი წინააღმდეგობის საინფორმაციო სიგნალს 0-5 mA ან 0-20 mA-ის ერთიან DC სიგნალად.

ასეთი ნორმალიზებული კონვერტორების გამოყენება საშუალებას იძლევა გამოიყენოთ ერთიანი მილიამმეტრი ყველა გაზომილი ფიზიკური სიდიდისთვის, როგორც მეორადი მოწყობილობები, რაც აუმჯობესებს ერგონომიულ ხარისხს და მართვის პანელების დიზაინს.

მასშტაბის გადამყვანი– საზომი გადამყვანი, რომელიც ემსახურება საზომი მოწყობილობის წრეში მოქმედი ერთ-ერთი სიდიდის მნიშვნელობის გარკვეული რაოდენობის შეცვლას, მისი ფიზიკური ბუნების შეცვლის გარეშე. ეს არის ძაბვის და დენის საზომი ტრანსფორმატორები, საზომი გამაძლიერებლები და ა.შ.

მათი მეტროლოგიური დანიშნულების მიხედვით, ყველა საზომი ხელსაწყო იყოფა სტანდარტებად და სამუშაო საზომ ინსტრუმენტებად. საზომი ხელსაწყოების კლასიფიკაცია მეტროლოგიური დანიშნულების მიხედვით დეტალურად იყო მოცემული პუნქტში 2.2. ”ფიზიკური სიდიდის ერთეულების ზომების გადაცემის პროცედურა.”

ბრინჯი. 4.4 საზომი ხელსაწყოების სტატიკური და დინამიკური მახასიათებლები.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, გაზომვები იყოფა სტატიკური და დინამიური. განვიხილოთ საზომი ხელსაწყოების მეტროლოგიური თვისებები, რომლებიც ახასიათებს მუდმივი და დროში ცვალებადი სიდიდეების გაზომვის შედეგს. სურათი 4.4 გვიჩვენებს იმ მახასიათებლების კლასიფიკაციას, რომლებიც ასახავს ამ თვისებებს.

სტატიკური მახასიათებელისაზომი ხელსაწყოები უწოდებენ ფუნქციურ ურთიერთობას გამომავალ რაოდენობას შორის წდა შეყვანის რაოდენობა xმდგრად მდგომარეობაში y = f(x). ამ დამოკიდებულებას ასევე უწოდებენ ინსტრუმენტის მასშტაბის განტოლებას, ხელსაწყოს ან გადამყვანის კალიბრაციის მახასიათებელს. სტატიკური მახასიათებელი შეიძლება განისაზღვროს:

ანალიტიკურად;

გრაფიკულად;

მაგიდის სახით.

ზოგად შემთხვევაში, სტატიკური მახასიათებელი აღწერილია დამოკიდებულებით:

y = y n + S (x – x n), (4.1)

სად u n, x n– გამომავალი და შეყვანის რაოდენობების საწყისი მნიშვნელობა; y, x– გამომავალი და შეყვანის რაოდენობების მიმდინარე მნიშვნელობა; ს- საზომი ხელსაწყოს მგრძნობელობა.

საზომი ხელსაწყოს შეცდომა() არის სხვაობა SI წაკითხვასა და გაზომილი ფიზიკური სიდიდის ნამდვილ (ფაქტობრივ) მნიშვნელობას შორის. შეცდომა და მისი სხვადასხვა კომპონენტები SI-ის მთავარი სტანდარტიზებული მახასიათებელია.

საზომი ხელსაწყოს (S) მგრძნობელობა- თვისება, რომელიც რაოდენობრივად შეიძლება განისაზღვროს, როგორც D გამომავალი მნიშვნელობის ზრდის შეფარდების ზღვარი. ზეშეყვანის D მნიშვნელობის ზრდამდე X:

სურათი 4.5 გვიჩვენებს საზომი ხელსაწყოების სტატიკური მახასიათებლების მაგალითებს: ა) და ბ) – ხაზოვანი, ვ) – არაწრფივი. სტატიკური მახასიათებლის წრფივობა არის საზომი ხელსაწყოს მნიშვნელოვანი თვისება, რაც უზრუნველყოფს გამოყენების მარტივობას.

სტატიკური მახასიათებლის არაწრფივობა, განსაკუთრებით ტექნიკური საზომი ხელსაწყოსთვის, დასაშვებია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ეს განპირობებულია ტრანსფორმაციის ფიზიკური პრინციპით.

უნდა აღინიშნოს, რომ საზომი ხელსაწყოების უმეტესობისთვის, განსაკუთრებით პირველადი გადამყვანებისთვის, სტატიკური მახასიათებელი შეიძლება ჩაითვალოს წრფივად მხოლოდ საზომი ხელსაწყოს საჭირო სიზუსტის ფარგლებში.

წრფივი სტატიკურ მახასიათებელს აქვს მუდმივი მგრძნობელობა, დამოუკიდებელი გაზომილი სიდიდის მნიშვნელობიდან. ხაზოვანი სტატიკური მახასიათებლის შემთხვევაში, მგრძნობელობა შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით:

სად y k, x k– გამომავალი და შეყვანის რაოდენობის საბოლოო მნიშვნელობა; y d = y k – y n- გამომავალი სიგნალის ცვალებადობის დიაპაზონი; x d = x k – x n- შეყვანის სიგნალის ცვალებადობის დიაპაზონი.

x

x

X

u n

ა) ბ) ვ)

ბრინჯი. 4.5. საზომი ხელსაწყოების სტატიკური მახასიათებლები:

ა), ბ)- ხაზოვანი; V)- არაწრფივი

საზომი დიაპაზონი- გაზომილი რაოდენობის მნიშვნელობების დიაპაზონი, რომლის ფარგლებშიც ნორმალიზდება საზომი ხელსაწყოების ცდომილების დასაშვები ლიმიტები. მრიცხველის საზომი დიაპაზონი ყოველთვის ნაკლებია ან ტოლია კითხვის დიაპაზონზე.

გადაცემის კოეფიციენტის კონცეფცია ვრცელდება საზომი სისტემების ცალკეულ ელემენტებზე, რომლებიც ასრულებენ მიმართულების გადაცემის, სკალირების ან საზომი სიგნალების ნორმალიზაციის ფუნქციებს.

გადაცემის კოეფიციენტი ( რომ) ეწოდება გამომავალი რაოდენობის თანაფარდობა წშეყვანის რაოდენობამდე x, ე.ი. k = y/x.გადაცემის კოეფიციენტს, როგორც წესი, აქვს მუდმივი მნიშვნელობა კონვერტორის დიაპაზონის ნებისმიერ წერტილში, ხოლო ჩამოთვლილი ტიპის გადამყვანები (სკალირება, ნორმალიზება) აქვთ ხაზოვანი სტატიკური მახასიათებელი.

დინამიური მახასიათებლებიეწოდება საზომი ხელსაწყოების ჩვენებების ფუნქციური დამოკიდებულება გაზომილი მნიშვნელობის ცვლილებაზე დროის ყოველ მომენტში, ე.ი. y(t) = f.

გამომავალი გადახრა y(t)შეყვანის მნიშვნელობიდან x(t)დინამიურ რეჟიმში ნაჩვენებია ნახ. 4.6-ზე, რაც დამოკიდებულია დროთა განმავლობაში შეყვანის რაოდენობის ცვლილების კანონზე.

დინამიური შეცდომასაზომი ხელსაწყოები განისაზღვრება, როგორც

Dу(t) =y(t) – x(t)-მდე,(4.4)

სად kx(t)– დინამიურად „იდეალური“ გადამყვანის გამომავალი მნიშვნელობა.

ფართო კლასის საზომი ხელსაწყოების დინამიური რეჟიმი აღწერილია წრფივი არაერთგვაროვანი დიფერენციალური განტოლებებით მუდმივი კოეფიციენტებით. საზომი ხელსაწყოების დინამიური თვისებები თბოენერგეტიკაში ყველაზე ხშირად მოდელირებულია პირველი რიგის დინამიური ბმულით (აპერიოდული ბმული):

სადაც T - კონვერტაციის დროის მუდმივი, რომელიც აჩვენებს სიგნალის გამომავალ დროს y(t)სტაბილურ მნიშვნელობამდე შეყვანის მნიშვნელობის საფეხურიანი ცვლილების შემდეგ x(t).

ბრინჯი. 4.6. გამომავალი მნიშვნელობის გადახრა შეყვანის მნიშვნელობიდან დინამიურ რეჟიმში

საზომი ხელსაწყოების დინამიკური თვისებების აღსაწერად გამოიყენება გარდამავალი მახასიათებლები. გარდამავალი პასუხი არის დინამიური სისტემის პასუხი ერთი ნაბიჯის მოქმედებაზე. პრაქტიკაში გამოიყენება თვითნებური მნიშვნელობის ნაბიჯ-ეფექტები:

ნაბიჯი პასუხი თ(ტ)ასოცირდება ხაზოვანი დინამიური სისტემის პასუხთან y(t)რეალურ არაერთეული ნაბიჯის ზემოქმედებაზე მიმართებით:

h(t)=y(t)/X a(4.7)

გარდამავალი პასუხი აღწერს გაზომვის ინერციას, რაც იწვევს გამომავალი სიგნალის შეფერხებას და დამახინჯებას. გარდამავალ პასუხს შეიძლება ჰქონდეს აპერიოდული და რხევითი ფორმები.

ხაზოვანი საზომი ხელსაწყოს დინამიური მახასიათებლები არ არის დამოკიდებული საფეხურის დარღვევის მნიშვნელობასა და ნიშანზე, ხოლო საფეხურის დარღვევის სხვადასხვა მნიშვნელობებზე ექსპერიმენტულად გაზომილი გარდამავალი მახასიათებლები უნდა ემთხვეოდეს. თუ სხვადასხვა სიდიდისა და ნიშნის ეტაპობრივი დარღვევების ექსპერიმენტები იწვევს არათანაბარ რაოდენობრივ და ხარისხობრივ შედეგებს, მაშინ ეს მიუთითებს შესწავლილი საზომი ხელსაწყოს არაწრფივობაზე.

საზომი ხელსაწყოების დინამიური მახასიათებლები, რომლებიც ახასიათებს საზომი ხელსაწყოს რეაქციას ჰარმონიულ ზემოქმედებაზე სიხშირის ფართო დიაპაზონში, ე.წ. სიხშირის მახასიათებლებირომელიც შეიცავს ამპლიტუდა-სიხშირის და ფაზა-სიხშირის მახასიათებლები.

სიხშირის მახასიათებლების ექსპერიმენტულად განსაზღვრისას, ჰარმონიული, მაგალითად, სინუსოიდური რხევები მიეწოდება საზომი ხელსაწყოს შეყვანას გენერატორის გამოყენებით:

x(t) = A x sin (w t + f x)(4.8)

თუ შესასწავლი საზომი ინსტრუმენტი არის წრფივი დინამიური სისტემა, მაშინ გამომავალი მნიშვნელობის რხევები სტაბილურ მდგომარეობაში ასევე იქნება სინუსოიდური (იხ. სურ. 4.6, გ):

y(t) = A y sin(wt + f y), (4.9)

სად f x- საწყისი ეტაპი, რად: ვ- კუთხური სიჩქარე, რადი/წმ.

გამომავალი რხევების ამპლიტუდა და ფაზური ცვლა დამოკიდებულია საზომი ხელსაწყოს თვისებებზე და შეყვანის რხევების სიხშირეზე.

დამოკიდებულება A(w), გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება გამომავალი რხევების ამპლიტუდის თანაფარდობა სიხშირით აი(ვ)ხაზოვანი დინამიური სისტემა შეყვანის რხევების ამპლიტუდამდე ნაჯახი(w), ეწოდება ამ სისტემის ამპლიტუდა-სიხშირის პასუხს (AFC):

A(w) = A y (w)/A x (w) (4.10)

შემავალ და გამომავალ რხევებს შორის ფაზური ცვლის სიხშირეზე დამოკიდებულებას ეწოდება სისტემის ფაზა-სიხშირის პასუხი (PFC):

f(w) = f y (w) – f x (w)(4.11)

სიხშირის მახასიათებლები განისაზღვრება როგორც ექსპერიმენტულად, ასევე თეორიულად, დიფერენციალური განტოლების გამოყენებით, რომელიც აღწერს ურთიერთობას გამომავალ და შემავალ სიგნალს შორის (4.5). წრფივი სისტემის დიფერენციალური განტოლებიდან სიხშირის მახასიათებლების მიღების პროცედურა დეტალურად არის აღწერილი ავტომატური მართვის თეორიის ლიტერატურაში.

ნახაზი 4.7 გვიჩვენებს ტიპიური სიხშირის მახასიათებლებს საზომი ხელსაწყოსთვის, რომლის დინამიკური თვისებები შეესაბამება პირველი რიგის ხაზოვან დიფერენციალურ განტოლებას (4.5). როგორც შეყვანის სიგნალის სიხშირე იზრდება, ასეთი საზომი მოწყობილობა ჩვეულებრივ ამცირებს გამომავალი სიგნალის ამპლიტუდას, მაგრამ ზრდის გამომავალი სიგნალის ცვლას შეყვანის სიგნალთან შედარებით, რაც იწვევს დინამიური შეცდომის ზრდას.

ბრინჯი. 4.7. საზომი ხელსაწყოს ამპლიტუდა-სიხშირის (ა) და ფაზა-სიხშირის (ბ) მახასიათებლები, რომელთა დინამიური თვისებები შეესაბამება პირველი რიგის წრფივ ბმულს (აპრიოდული ბმული).

მაგალითით ვაჩვენოთ, თუ როგორ უნდა შევაფასოთ საზომი ხელსაწყოების დინამიური მახასიათებლები, რომელთა დინამიური თვისებების მოდელირება შესაძლებელია 1-ლი რიგის ხაზოვანი ბმულით.

მაგალითი.დროის მუდმივი გაანგარიშება თთერმული მიმღები.

ბრინჯი. 4.8. თერმული მიმღების სქემატური დიაგრამა და დინამიური მახასიათებლები

თერმოდეტექტორის თერმოდეტექტორის თერმული ინერცია განპირობებულია ნელი გათბობით, საშუალო ტემპერატურის სწრაფ (მკვეთრ) ცვლილებასთან შედარებით, რაც იწვევს ტემპერატურის საზომი მოწყობილობის წაკითხვის ჩამორჩენას.

განისაზღვრება თერმული მიმღების დინამიური შეცდომა

სად ს, რ, ს- სითბოს მიმღების სითბოს მოცულობა, სიმკვრივე, მოცულობა და ზედაპირის ფართობი; a არის სითბოს გადაცემის კოეფიციენტი; t საშდა ტ პრ- საშუალო და ტემპერატურის სენსორის ტემპერატურა.

თერმული მიმღების დროის მუდმივი განისაზღვრება მდგომარეობით t pr (T)=0,63(t av -t n)და უდრის

სად დ- თერმული მიმღების საფარის კედლების სისქე.

დაე, მიეცეს: რ= 7×10 3 კგ/მ 3; თან= 0,400 კჯ/კგ× გრადუსი; ა= 200 ვტ/მ 2 × გრადუსი; დ= 2,0 მმ.

სავარაუდო დროის მუდმივი:

თუ გარემოს ტემპერატურა t საშ= 520 o C იზომება ელექტრონული პოტენციომეტრით D = ± 5 o C შეცდომით, შემდეგ განისაზღვრება ხელსაწყოს მაჩვენებლების დადგენის დრო T y.

მოდით შევხედოთ DAC-ისა და ADC-ის ძირითად ელექტრულ მახასიათებლებს. ისინი იყოფა სტატიკურად, რომელიც განსაზღვრავს კონვერტაციის საბოლოო სიზუსტეს და დინამიკურად, რომელიც ახასიათებს ამ კლასის მოწყობილობების მუშაობას. კონვერტორების სტატიკური მახასიათებლები განისაზღვრება კონვერტაციის მახასიათებლის ტიპით, რომელიც ადგენს შესაბამისობას ანალოგური რაოდენობის მნიშვნელობებსა და ციფრულ კოდს შორის. მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ მათ.

ბიტების რაოდენობა (b) არის კოდის ბიტების რაოდენობა, რომელიც ასახავს თავდაპირველ ანალოგურ მნიშვნელობას, რომელიც შეიძლება გენერირებული იყოს ADC-ის გამოსავალზე ან მიეწოდება DAC-ის შეყვანას. ორობითი კოდის გამოყენებისას, b ეხება კოდის კომბინაციების მაქსიმალური რაოდენობის ორობით ლოგარითმს (კვანტიზაციის დონეები) ADC გამომავალზე ან DAC შეყვანაზე.

აბსოლუტური გარჩევადობა - სიგნალის მინიმალური ცვლილების საშუალო მნიშვნელობები DAC გამომავალზე (α), ან ADC-ის შეყვანის სიგნალის მინიმალური ცვლილება (მ), მისი კოდის ერთით გაზრდის ან შემცირების გამო.

აბსოლუტური გარჩევადობის მნიშვნელობა არის მოცემული კლასის მოწყობილობების ყველა ძირითადი სტატიკური მახასიათებლის საზომი და ხშირად აღინიშნება როგორც EMP (დაბალი რიგის ერთეული), ან უბრალოდ MP (დაბალი რიგის ერთეული).

აბსოლუტური კონვერტაციის შეცდომა მასშტაბის ბოლო წერტილში (δF s) არის ADC (U IRN) და DAC (U ORN) ანალოგური სიგნალების შეყვანის რეალური მაქსიმალური მნიშვნელობების გადახრა მნიშვნელობებისგან. იდეალური კონვერტაციის მახასიათებლის ბოლო წერტილის შესაბამისი (U IRNmax და U ORNmax). ADC-სთან დაკავშირებით, δF s-ის არსებობა ნიშნავს, რომ მაქსიმალური გამომავალი კოდი წარმოიქმნება მოწყობილობის გამოსავალზე შეყვანის სიგნალით (U input = U IRNmax – F S, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ). როდესაც მაქსიმალური კოდი გამოიყენება შემავალზე, მისი გამომავალი ძაბვა განსხვავდება U ORNmax-ისგან F S მნიშვნელობით. როგორც წესი, δF s იზომება EMP-ში. ტექნიკურ ლიტერატურაში δF s-ს ზოგჯერ გამრავლების შეცდომას უწოდებენ.

ნულოვანი ოფსეტური ძაბვა U 0 - ADC-სთვის - არის ძაბვა (U შეყვანა 0), რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული მის შეყვანაზე ნულოვანი გამომავალი კოდის მისაღებად. DAC-ისთვის ეს არის ძაბვა, რომელიც იმყოფება მის გამომავალზე (U out0), როდესაც შეყვანისას გამოიყენება ნულოვანი კოდი. U 0-ის მნიშვნელობა ჩვეულებრივ გამოიხატება EMP-ში.

არაწრფივობა (δL) არის ფაქტობრივი ტრანსფორმაციის მახასიათებლის გადახრა მითითებული წრფივიდან. იმათ. ეს არის განსხვავება ფაქტობრივ ძაბვას შორის, რომელიც შეესაბამება შერჩეული კოდის მნიშვნელობას და ძაბვას, რომელიც უნდა შეესაბამებოდეს ამ კოდს მოწყობილობის იდეალური კონვერტაციის მახასიათებლის შემთხვევაში. DAC-ისთვის ეს ძაბვა იზომება მითითებული მახასიათებლების საფეხურების ცენტრებთან შედარებით. როგორც მითითებულ ხაზოვან მახასიათებელს, გამოიყენება 0, U max წერტილებში გავლებული სწორი ხაზი, ან სწორი ხაზი, რომელიც უზრუნველყოფს δL-ის მინიმიზაციას, მაგალითად, ყველა წერტილის სტანდარტული გადახრა, რომლის რეალური მახასიათებლიდან მინიმალურია. δL-ის მნიშვნელობა იზომება EMR-ში (δL = δ'L/სთ) ან პროცენტში (L = 100 · 'L D max), სადაც δ'L არის არაწრფივობის აბსოლუტური მნიშვნელობა. საცნობარო ლიტერატურა ჩვეულებრივ აკონკრეტებს δL-ის მაქსიმალურ შესაძლო მნიშვნელობას .

დიფერენციალური არაწრფივიობა (δL D) ეს არის ფაქტობრივი კვანტიზაციის საფეხურის δ'L D გადახრა მისი საშუალო მნიშვნელობიდან (h). δ'L D-ის მნიშვნელობა იზომება EMP-ში [δL D = (δ'L D -h)/სთ], ან პროცენტულად δL D = (δ'L D - h) · 100/U max.

დიფერენციალური არაწრფივიობის სიდიდე აშკარად უკავშირდება DAC და ADC მახასიათებლების ერთფეროვნების კონცეფციას. თუ |δL D | > 1EMP, მაშინ გამომავალი სიგნალის ზრდა მახასიათებლის მოცემულ წერტილში შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ტრანსფორმაციის მახასიათებელი წყვეტს მონოტონურობას.

სურათი 7.5. ADC და DAC-ის დინამიური მახასიათებლები

DAC-ების და ADC-ების დინამიური თვისებები ჩვეულებრივ ხასიათდება შემდეგი პარამეტრებით (ნახ. 7.5):

1) კონვერტაციის მაქსიმალური სიხშირე (f sma x) - სინჯის აღების უმაღლესი სიხშირე, რომლის დროსაც მითითებული პარამეტრები შეესაბამება დადგენილ სტანდარტებს;

2) გამომავალი სიგნალის დამყარების დრო (t კომპლექტი) - ინტერვალი DAC-ის შეყვანის მოცემული კოდის ცვლილების მომენტიდან იმ მომენტამდე, როდესაც გამომავალი ანალოგური სიგნალი საბოლოოდ შედის მოცემული სიგანის ზონაში, სიმეტრიულად მდებარეობს დადგენილი მნიშვნელობა (სურ. 206). როგორც წესი, ამ ზონის სიგანე დაყენებულია 1EMP-ზე. t პირის დრო ითვლება იმ მომენტიდან, როდესაც შეყვანის სიგნალი მიაღწევს ლოგიკური დიფერენციალის ნახევარს.

|U out – U psh | =d/2

3) RATE OF INCREASE – U out (t) ცვლილების მაქსიმალური სიჩქარე გარდამავალი პროცესის დროს. ის განისაზღვრება, როგორც ნამატი ΔUout-ის შეფარდება t დროსთან, რომლის დროსაც მოხდა ეს ზრდა. ჩვეულებრივ მითითებულია DAC-ის ტექნიკურ მახასიათებლებში ძაბვის გამომავალი სიგნალით. DAC-სთვის, რომელსაც აქვს მიმდინარე გამომავალი, ეს პარამეტრი დიდწილად დამოკიდებულია გამომავალი op-amp-ის ტიპზე.