Zkladn vlastnosti AD pevodnk Statick charakteristika Zkladn vlastnosti

Základní vlastnosti A/D převodníků Statická charakteristika Základní vlastnosti: rozlišovací schopnost krok kvantování chyba kvantování rychlost převodníku kód převodníku přesnost převodníku stabilita převodníku

analogový signál Funkční schéma A/D převodníku VZORKOVÁNÍ • analogově-číslicový převod lze rozdělit na tři fáze KVANTOVÁNÍ KÓDOVÁNÍ výstupní slovo

Analogově číslicový převod analogový signál vzorkovací impulsy vzorkovaný signál kvantování • výstup je vyjádřen tříbitovým slovem kódování

Komparační A/D převodníky • porovnává se vstupní spojitá veličina s kvantovanou referenční veličinou • u paralelního převodníku se porovnání uskutečňuje současně se všemi možnými úrovněmi referenční veličiny • pro n-bitový převodník je zapotřebí 2 n – 1 komparátorů • vysoká rychlost převodu Paralelní A/D převodník

Kompenzační A/D převodník s postupnou aproxinací • je založen na postupném porovnávání vstupní analogové veličiny s nastavovanou kompenzační veličinou • velikost kompenzační veličiny se mění tak dlouho, až rozdíl je menší než chyba kvantování 6

Integrační A/D převodník s postupnou aproximací • Tento AČP (angl. successive approximation ADC) je nejdůležitějším typem kompenzačních AČP. Kompenzační AČP jsou v podstatě samočinnými kompenzátory napětí. • Vstupní analogové napětí Ux se v nich srovnává se zpětnovazebním kompenzačním napětím UČAP na výstupu číslicově-analogového převodníku (ČAP), které se mění tak dlouho, dokud rozdíl mezi oběma napětími není menší než rozlišovací schopnost AČP. Pak je odpovídající číslo na vstupu ČAP výstupem AČP. • Princip AČP s postupnou aproximací probíhá v n taktech. • V prvním taktu je určena hodnota nejvýznamnějšího bitu (MSB): odpovídající signál je vyslán jako logická 1 z aproximačního registru AR (ostatní výstupy AR jsou logické 0). Pomocí ČAP je převeden na napětí UČAP = UR/2 (UR je vstupní rozsah AČP) a porovnán pomocí napěťového komparátoru NK s Ux. Je-li UČAP < Ux, ponechá se MSB = 1, v opačném případě by se nastavilo MSB = 0. • • V dalším taktu je testován bit MSB-1 pomocí jemu odpovídajícího napětí UR/4, které se přičte k napětí na výstupu ČAP z předchozího taktu. Výsledné napětí UČAP je opět srovnáno s Ux; je-li UČAP > Ux je zkoušený bit nastaven na 0. • Stejná procedura se opakuje pro zbývající bity ČAP. Počet taktů převodu je tedy roven počtu bitů ČAP (ve skutečnosti je jeden takt přidán na počáteční vynulování-AR). Celková doba převodu se označuje TP.

Integrační A/D převodník s postupnou aproximací • AČP s postupnou aproximací se vyrábějí jako 8 až 16 -bitové. • Jejich doba převodu je zhruba 10 ms. • Používají se : • v rychlých systémových (vzorkovacích) voltmetrech, schopných dosáhnout 10000 měření/s, • jako vstupní převodníky pomalejších číslicových osciloskopů a číslicových pamětí dynamických dějů (angl. transient recorder) • • jako součásti zásuvných modulů do počítačů. Vyžadují konstantní vstupní napětí během doby převodu Tp (jinak může dojít ke značným chybám), proto se na jejich vstup umísťuje vzorkovač s pamětí. • AČP s postupnou aproximací nejsou odolné proti sériovému rušení.

Integrační A/D převodník s dvojí integrací • Tento AČP (zvaný také AČP s dvojí integrací nebo s dvousklonnou integrací, angl. dual-slope integration ADC) je základním typem integračního AČP. Jeho výstup je roven průměrné hodnotě vstupního napětí Ux za konstantní dobu T 1. • Před začátkem převodu je integrační kondenzátor C vybit a dekadický čítač DČ (tj. čítač s údajem v desítkové soustavě) vynulován. • Převod probíhá ve dvou taktech. • V prvém taktu T 1 je vstupní napětí Ux připojeno ke vstupu integrátoru I. • Délka taktu T 1 je pevná a je určena dobou potřebnou k naplnění čítače DČ impulsy hodinové frekvence fo z krystalového oscilátoru KO.

Integrační A/D převodník s dvojí integrací • Po naplnění je čítač samočinně vynulován přičtením následujícího vstupního pulsu a impuls přenosu Pc je vyslán do jednotky řídicí logiky ŘL. • ŘL změní polohu kontaktu přepínače P 1 a je zahájen takt T 2. Během tohoto (druhého) taktu je integrováno referenční napětí Ur, jehož polarita je opačná proti Ux. • Absolutní hodnota výstupního napětí integrátoru Ui 2 se začne zmenšovat a jakmile dosáhne nuly, druhý takt končí. • Délka intervalu T 2 je změřena čítáním pulsů f 0 v dekadickém čítači DČ a je měřítkem Ux.

Integrační A/D převodník s mezipřevodem napětí na frekvenci • K integračním AČP patří také AČP s mezipřevodem napětí na frekvenci, u kterých se nejprve měřené napětí převede na periodické napětí s frekvencí úměrnou vstupnímu napětí a tato frekvence se změří čítačem.