A/D Prevodník s aproximačným registrom: Rozdiel medzi revíziami
d |
|||
| (8 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených) | |||
| Riadok 1: | Riadok 1: | ||
| + | {{sablona_prevodníky}} | ||
__NOTOC__ | __NOTOC__ | ||
| − | + | Aproximačné prevodníky<ref>http://sk.wikipedia.org/wiki/Analógovo-digitálny_prevodník</ref>, v literatúre tiež ako kompenzačné alebo prevodníky s postupnou aproximáciou<ref>http://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter</ref><ref>http://www.analog.com/static/imported-files/seminars_webcasts/732529616sscsect8.PDF</ref>, sú v podstate spätnoväzbové systémy, ktoré autonómne generujú signál a ten následne porovnávajú so vstupným. Pohybujú sa v binárnom strome, odkiaľ čerpajú digitálne kombinácie potrebné kombinácie ako vzory pre generovanie analógového signálu. | |
| − | + | [[Súbor:Obr.1_Aproximačná_metóda.jpg|center|thumb|600px| <center> Obr. 1. Zobrazenie aproximačnej metódy </center>]] | |
| − | |||
| − | |||
| − | [[Súbor:Obr.1_Aproximačná_metóda.jpg|center|thumb| | ||
== Popis funkcie: == | == Popis funkcie: == | ||
| − | + | # na začiatku je register postupných aproximácií vynulovaný | |
| − | + | # v prvom kroku je do neho zapísaná 1 ako najvyšší bit a ostatné sú nulové | |
| − | + | # vygeneruje sa signál(zodpovedajúci 100...0) a ten sa porovná so vstupným | |
| − | + | # podľa výsledku porovnania sa rozhodne o platnosti 1 alebo nahradení 0, ak je vstupný signál nižšej úrovne | |
| − | + | # tento proces pokračuje pokiaľ sa nenavzorkuje daný počet bitov | |
| + | # vzorkovanie sa vpodstate stáva pohybom po binárnom strome úrovne rovnej rozlíšeniu aproximácie | ||
| − | + | Pohyb po binárnom strome možností je na nasledujúcom obrázku. | |
| − | + | [[Súbor:Obr.2_Binárný_strom.jpg|center|thumb|600px| <center>Obr. 2. Pohyp po binárnom strome </center>]] | |
| − | + | A/D prevodník s postupnou aproximáciou realizuje prevod vstupného analógového napätia na výstupné dátové slovo postupne po krokoch, ktorých počet je rovný počtu bitov výstupného dátového slova. Bloková schéma A/D prevodníka je na Obr. 3. Tento prevodník v sebe obsahuje D/A prevodník, napäťový (výnimočne prúdový) komparátor, aproximačný register a výstupný register. Prevod sa prevádza postupne, od najvyššieho bitu smerom k nižšiemu metódou polenia intervalu. Riadiaci obvod prevodníka nastaví hodnotu testovaného bitu (testované napäťové úrovne) na hodnotu 1, D/A prevodníkom je generované príslušné referenčné napätie a napäťový komparátor porovná toto napätie so vstupným napätím. Pokiaľ je vstupné napätie väčšie než referenčné, zostane v príslušnom bite dátového slova v aproximačnom registri zachovaná jednotka, v opačnom prípade sa na toto miesto dosadí nula. prevod potom pokračuje nastavením nasledujúceho (nižšieho) bitu dátového slova na jednotku a porovnanie príslušnej napäťovej úrovne, pritom hodnoty vyšších bitov zostávajú zachované. Na Obr. 4 je ukázaná činnosť trojbitového aproximačného A/D prevodníka pri vstupnej pomernej hodnote 4,4. V prvom kroku komparátor vyhodnotí hodnotu vyššiu než 100 a na mieste najvyššieho rádu nechá 1. V druhom kroku porovnáva vstup s hodnotou 110 a do radu 2<sup>1</sup> umiestni 0. V treťom kroku je porovnávaný vstup z hodnotou 101 a do najnižšieho radu je umiestnená 0. Výsledkom je teda hodnota 100, ktorá by sa nemala od skutočnej hodnoty líšiť viac než Q/2. | |
| − | + | [[Súbor:AD_prevodník_s_postupnou_aproximáciou.PNG|center|thumb|600px|<center>Obr. 3. A/D prevodník s postupnou aproximáciou </center>]] | |
| − | |||
| − | + | [[Súbor:Pricíp_činnosti_trojbitového_prevodníka.PNG|center|thumb|600px|<center>Obr. 4. Princíp činnosti trojbitového prevodníka </center>]] | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | [[Súbor:Pricíp_činnosti_trojbitového_prevodníka.PNG|center|thumb| | ||
Výhody a nevýhody u tohto typu prevodu sú opačné než u paralelného A/D prevodníka – jeho obvodová realizácia je relatívne jednoduchá, funkciu riadiaceho člena môže prevziať aj mikroprocesor, nevýhodou je celková doba prevodu, ktorá priamo úmerná počtu bitov výstupného dátového slova. Po celú dobu prevodu sa vstupné napätie nesmie meniť, čo je možné zabezpečiť jednoduchým vzorkovacím obvodom (Obr. 5). Vstupné analógové napätie pri zopnutom spínači nabije kondenzátor C a pred začiatkom prevodu snímač rozopne. Vďaka veľkému vstupnému odporu pripojeného zosilňovača (A<sub>u</sub> = 1) je napätie na kondenzátore po dobu prevodu konštantné. | Výhody a nevýhody u tohto typu prevodu sú opačné než u paralelného A/D prevodníka – jeho obvodová realizácia je relatívne jednoduchá, funkciu riadiaceho člena môže prevziať aj mikroprocesor, nevýhodou je celková doba prevodu, ktorá priamo úmerná počtu bitov výstupného dátového slova. Po celú dobu prevodu sa vstupné napätie nesmie meniť, čo je možné zabezpečiť jednoduchým vzorkovacím obvodom (Obr. 5). Vstupné analógové napätie pri zopnutom spínači nabije kondenzátor C a pred začiatkom prevodu snímač rozopne. Vďaka veľkému vstupnému odporu pripojeného zosilňovača (A<sub>u</sub> = 1) je napätie na kondenzátore po dobu prevodu konštantné. | ||
| − | [[Súbor:Vzorkovací_obvod.PNG|center|thumb| | + | [[Súbor:Vzorkovací_obvod.PNG|center|thumb|600px| <center> Obr. 5. Vzorkovací obvod </center>]] |
| − | |||
Výhoda tohto prevodníku je jeho rýchlosť, pretože na navzorkovanie N bitov potrebuje N hodinových inpulzov, čo je značné zníženie počtu voči integračnému, ktorý ich potreboval 2<sup>N</sup>. | Výhoda tohto prevodníku je jeho rýchlosť, pretože na navzorkovanie N bitov potrebuje N hodinových inpulzov, čo je značné zníženie počtu voči integračnému, ktorý ich potreboval 2<sup>N</sup>. | ||
| − | == | + | == Odkazy a literatúra == |
| − | + | <references/> | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
Aktuálna revízia z 21:51, 4. apríl 2013
Predmet: Prevodníky
Témy seminárnych prác
Princíp A/D a D/A prevodníkov
Realizácia A/D a D/A prevodníkov
- D/A Prevodník R^n
- D/A Prevodník R-2R
- A/D Prevodník s porovnávaním napätia
- A/D Prevodník s aproximačným registrom
- A/D Prevodník s dvojnásobnou integráciou
- A/D Prevodník typu Delta-Sigma
Obvody A/D a D/A prevodníkov
Lineárne úprava signálov
Nelineárna úprava signálov
Aproximačné prevodníky[1], v literatúre tiež ako kompenzačné alebo prevodníky s postupnou aproximáciou[2][3], sú v podstate spätnoväzbové systémy, ktoré autonómne generujú signál a ten následne porovnávajú so vstupným. Pohybujú sa v binárnom strome, odkiaľ čerpajú digitálne kombinácie potrebné kombinácie ako vzory pre generovanie analógového signálu.
Popis funkcie:
- na začiatku je register postupných aproximácií vynulovaný
- v prvom kroku je do neho zapísaná 1 ako najvyšší bit a ostatné sú nulové
- vygeneruje sa signál(zodpovedajúci 100...0) a ten sa porovná so vstupným
- podľa výsledku porovnania sa rozhodne o platnosti 1 alebo nahradení 0, ak je vstupný signál nižšej úrovne
- tento proces pokračuje pokiaľ sa nenavzorkuje daný počet bitov
- vzorkovanie sa vpodstate stáva pohybom po binárnom strome úrovne rovnej rozlíšeniu aproximácie
Pohyb po binárnom strome možností je na nasledujúcom obrázku.
A/D prevodník s postupnou aproximáciou realizuje prevod vstupného analógového napätia na výstupné dátové slovo postupne po krokoch, ktorých počet je rovný počtu bitov výstupného dátového slova. Bloková schéma A/D prevodníka je na Obr. 3. Tento prevodník v sebe obsahuje D/A prevodník, napäťový (výnimočne prúdový) komparátor, aproximačný register a výstupný register. Prevod sa prevádza postupne, od najvyššieho bitu smerom k nižšiemu metódou polenia intervalu. Riadiaci obvod prevodníka nastaví hodnotu testovaného bitu (testované napäťové úrovne) na hodnotu 1, D/A prevodníkom je generované príslušné referenčné napätie a napäťový komparátor porovná toto napätie so vstupným napätím. Pokiaľ je vstupné napätie väčšie než referenčné, zostane v príslušnom bite dátového slova v aproximačnom registri zachovaná jednotka, v opačnom prípade sa na toto miesto dosadí nula. prevod potom pokračuje nastavením nasledujúceho (nižšieho) bitu dátového slova na jednotku a porovnanie príslušnej napäťovej úrovne, pritom hodnoty vyšších bitov zostávajú zachované. Na Obr. 4 je ukázaná činnosť trojbitového aproximačného A/D prevodníka pri vstupnej pomernej hodnote 4,4. V prvom kroku komparátor vyhodnotí hodnotu vyššiu než 100 a na mieste najvyššieho rádu nechá 1. V druhom kroku porovnáva vstup s hodnotou 110 a do radu 21 umiestni 0. V treťom kroku je porovnávaný vstup z hodnotou 101 a do najnižšieho radu je umiestnená 0. Výsledkom je teda hodnota 100, ktorá by sa nemala od skutočnej hodnoty líšiť viac než Q/2.
Výhody a nevýhody u tohto typu prevodu sú opačné než u paralelného A/D prevodníka – jeho obvodová realizácia je relatívne jednoduchá, funkciu riadiaceho člena môže prevziať aj mikroprocesor, nevýhodou je celková doba prevodu, ktorá priamo úmerná počtu bitov výstupného dátového slova. Po celú dobu prevodu sa vstupné napätie nesmie meniť, čo je možné zabezpečiť jednoduchým vzorkovacím obvodom (Obr. 5). Vstupné analógové napätie pri zopnutom spínači nabije kondenzátor C a pred začiatkom prevodu snímač rozopne. Vďaka veľkému vstupnému odporu pripojeného zosilňovača (Au = 1) je napätie na kondenzátore po dobu prevodu konštantné.
Výhoda tohto prevodníku je jeho rýchlosť, pretože na navzorkovanie N bitov potrebuje N hodinových inpulzov, čo je značné zníženie počtu voči integračnému, ktorý ich potreboval 2N.
