Разновидности АЦП, сравнительный анализ.

В системах сбора и обработки данных выходные сигналы в большинстве случаев имеют аналоговый характер. Компьютеры же или другие цифровые устройства могут обрабатывать только дискретные сигналы, которые принимают квантованные значения в дискретные моменты времени. Для преобразования аналоговых сигналов в цифровые исп. АЦП, которые осуществляют дискретизацию, квантование по уровню и кодирование значений входного сигнала.

АЦП являются устройствами, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые сигналы. Аналоговый сигнал представляет собой непрерывный во времени и по амплитуде процесс, а его цифровое представление есть пос-ть чисел, состоящих из конечного числа бит. Поэтому преобразование аналогового сигнала в цифровой состоит из двух этапов: дискретизации по времени и квантовании по амплитуде.

В основе дискретизации непрерывных сигналов лежит принципиальная возможность представления их в виде взвешенных сумм

Дискретизация по времени означает, что сигнал представляется рядом своих отсчётов (дискретов) непрерывных по амплитуде и взятых через равные промежутки времени. Выбор частоты дискретизации аналогового процесса основан на теореме отсчетов: если сигнал не содержит сперктральных составляющих с частотами выше f_в, то он полностью определяется своими отсчетами в дискретные моменты времени с интервалом . При этом исходный аналоговый сигнал представляется следующим образом:

Квантование:выходной сигнал АЦП всегда имеет конечное число возможных уровней значений, поэтому аналоговый сигнал при преобразовании округляется до ближайшего возможного значения. Точное преобразование аналогового сигнала происходит только при значениях входного сигнала q: 2q, 3q, 4q,…Для трехразрядного двоичного АЦП число уровней квантования равно 2³ = 8. Разность между аналоговым входным сигналом и выходным сигналом квантователя представляет погрешность (ошибку, шум) квантования по уровню. Она определяется числом уровня квантования. Максимальное значение ошибки квантования q/2. Величина шага квантования выбирается исходя из необходимой точности преобразования. Операция кодирования заключается в представлении квантованного по уровню сигнала в виде цифрового кода. Чаще всего используют обычный двоичный код.

В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как во времени разворачивается процесс преобразования аналоговой величины в цифровую. В основе преобразования выборочных значений сигнала в цифровые эквиваленты лежат операции квантования и кодирования. Они могут осуществляться с помощью либо последовательной, либо параллельной, либо последовательно-параллельной процедур приближения цифрового эквивалента к преобразуемой величине. На рис. 2 представлена классификация АЦП по методам преобразования.