ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ И АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи (ЦАП и АЦП) являются основными элементами, осуществляющими переход от цифровой формы информационного сигнала к аналоговой и, наоборот, от аналоговой к цифровой. Физическая информация всегда имеет аналоговую форму существования, а цифровая обработка этой информации современными средствами всегда требует цифровой формы представления этой информации.

Принцип работы цифроаналоговых преобразователей основан на следующем алгоритме:

(1),

где U₀ – величина опорного источника напряжения, – значения разрядов -разрядного двоичного числа, причем - старший разряд, - младший разряд.

Например, при U₀ = 12,8 В двоичному числу 1000000 соответствует выходное напряжение ЦАП, равное

,

т.е. единице старшого разряда соответствует . Числу 000001, соответствует напряжение . Это напряжение является величиной младшего разряда U_м.р., т.е. шагом изменения выходного напряжения.

Коду 111111 соответствует .

Общая графическая зависимость имеет вид ступенчатого нарастающего напряжения.

Если во времени изменять код двоичного числа, то соответственно будет изменяться напряжение на выходе ЦАП.

Структурная организация ЦАП обычно соответствует формуле 1. Она состоит из трех основных блоков: 1 – весовой матрицы и т.д., осуществляющей деление напряжения , которое является эталонным для преобразования; ключевых схем, управляющих разрядными значениями цифрового кода и сумматора, осуществляющего общее суммирование разрядных составляющих.

Аналого-цифровые преобразователи предназначены для преобразования аналогового напряжения – постоянного или изменяющегося во времени в цифровой код. Существует много схем построения АЦП, которые отличаются принципом работы, точностью, быстродействием. В лабораторной работе исследуется одна из простых схем развертывающего типа на основе цифро-аналогового преобразователя и компаратора.

Принцип действия схемы заключается в формировании ступенчато-изменяющегося напряжения, которое сравнивается с входным измеряемым напряжением.

Код, который устанавливается в ЦАП при равенстве входного измеряемого напряжения и выходного напряжения ЦАП, является результатом работы всего АЦП. Преобразователи данного типа имеют малое быстродействие и неустойчивы при резких изменениях входного аналогового напряжения.

Цель работы – ознакомиться с принципом построения и логикой работы ЦАП и АЦП, определить основные параметры.