ЦАП, АЦП. Вимірювальні вузли і системи на базі ОЕОМ.

Ввід/вивід аналогової інформації в ЕОМ.

Лекція № 5

Методи перетворення, типи АЦП. Параметри, технічні характеристики АЦП. Роздільна здатність, статична і динамічна точність.

Методи перетворення, типи ЦАП. Параметри, технічні характеристики ЦАП.

Інформація– кількісна характеристика фізичних явищ, предметів (величин).

Більшість фізичних величин в природі має неперервний характер. Інформація про явища (величини) повинна бути приведена до вигляду, придатного для її вводу і обробки в ЕОМ.

Сигнал– матеріальне вираження інформації у виді певного фізичного процесу, наприклад, електричного – зміна електричної напруги в часі U(t).

Сигнали діляться на:

· неперервні;

· дискретні (кодові).

Неперервні сигнали – є, як правило, об’єктами виміру, вони необмежені.

Кодові сигнали несуть штучно або природно закодовану інформацію у виді певних діапазонів розміру, числа об’єктів, розміщення їх в просторі і т.д.(наприклад, логічний „0”=0...0,4В і „1”=3...3,5В). Генетичний код..

Добування інформації:

Вимірювання– це знаходження фізичної величини дослідним шляхом з допомогою спеціальних технічних засобів. В результаті проведення вимірювання одержуємо вимірювальну інформацію, що являє собою кількісну характеристику у вигляді іменованого числа.

До вимірювання належать дві інформаційні процедури:

Контроль – процедура встановлення відповідності між станами, властивостями об’єкту контролю і заданою нормою. Результат контролю – це якісна характеристика, висновок про знаходження об’єкту контролю в нормі або поза нормою.

Відлік – процедура визначення числового значення дискретної величини або кількості предметів. Результатом відліку є неіменоване число (число предметів). Основна характеристика відліку – це безпомилковість і швидкість.

Рис. 11.2 – Процес вимірювання з вводом в ЕОМ

Для вводу аналогової інформації в ЕОМ служить операція квантування.

Квантування – це операція перетворення безперервного сигналу з допомогою міри або масштабного перетворювача в сигнал, розміри параметру (величини) якого мають обмежене число значень.

Ступінь квантування (q_x) – це різниця між двома найбільш близькими значеннями квантової величини:

Для квантування найбільш зручні такі величини:

· довжина;

· кут повороту;

· інтервал часу;

· частота;

· електричний заряд;

· маса;

· електрична напруга.

Віддаль квантується від 10^-8 до 10^-11 м; Час квантується до 10^-12 с.

Дискретизація неперервного, змінного в часі сигналу Х(t) – це вимірювання і фіксація параметрів сигналу в окремі проміжки часу.

Крок дискретизації Т_Д – це проміжок часу між двома сусідніми вибірками миттєвих значень сигналу.

Дискретизація може проводитись рівномірно (Т_Д=const) або нерівномірно (Т_Д=var).

Рис. 11.3 – Рівномірна і нерівномірна дискретизація

Теорема про дискретизацію (Шенона-Котельникова) каже:

при певних умовах неперервний в часі сигнал може бути повністю відновлений по його миттєвих значеннях або відліках, що знімаються через рівні проміжки часу.

А умови до теорії дискретизації наступні:

1. сигнал повинен займати обмежену смугу частот;

2. частота дискретизації повинна перевищувати верхню граничну частоту спектру сигналу не менше, ніж в 2 рази.

На практиці не завжди просто виконати ці умови. Сигнали від датчиків завжди мають необмежене число гармонік, а збільшення частоти дискретизації (для обробки швидкодії аналогових сигналів) вимагає збільшення швидкодії ЕОМ і об’єму ОЗП. Отже, абсолютно точна обробка реальних сигналів неможлива, хоч похибки можна мінімізувати.

Пристрої, що служать для квантування фізичних сигналів – АЦП.