Kódovanie binárnej informácie
Analogovo-digitálne a digitálno-analogové prevodníky používajú na komunikáciu s číslicovými zariadeniami rôzne číselné kódy. Najčastejšie (ale nie výlučne) sú to binárne, čiže dvojkové kódy. Priamy binárny kód patrí medzi váhové kódy, pri ktorých jednotlivé číslice (pri binárnom kóde bity) majú váhu závislú od ich umiestnenia v čísle. Priamy binárny kód reprezentuje číslo N medzi nulou a jednotkou podľa vzťahu
- [math] N =a_1 .2^{-1 } + a_2 .2^{-2} + a_3 .2^{-3} + ... + a_n .2^{-n} [/math]
kde koeficienty ai môžu mať hodnotu 0 alebo 1. Napríklad binárne číslo 110101 predstavuje hodnotu
- [math] (1 . 0,5) + (1 . 0,25) + (1 . 0,125) + (1 . 0,0625) + (0 . 0,03125) + (1 . 0,015625) = 0,828125 [/math]
násobku plného rozsahu prevodníka. Ak je plný rozsah 10 V, potom toto číslo reprezentuje napätie 8,28125 V.
Prvý bit zľava má váhu 0,5 násobok plného rozsahu a nazýva sa najvýznamnejší bit (MSB – Most Significant Bit), prvý bit sprava má váhu 2-n násobok plného rozsahu a nazýva sa najmenej významný bit (LSB – Least Significant Bit). Používajú sa aj názvy najvyšší a najnižší bit. Najmenej významnému bitu LSB zodpovedá analógová hodnota rovná kroku kvantovania q uvedená vyššie. Nasledujúca tabuľka ilustruje rozlišovaciu schopnosť prevodníkov s rôznym počtom bitov vyjadrenú počtom rozlíšiteľných hodnôt a príslušnú váhu najnižšieho bitu (krok kvantovania).
Je zrejmé, že žiadne kódové slovo nezodpovedá plnému rozsahu prevodníka. Najväčšia možná hodnota, reprezentovaná samými jednotkami, je rovná plnému rozsahu zmenšenému o krok kvantovania. Pre 6-bitový prevodník s rozsahom 0 – 10 V samé jednotky predstavujú hodnotu 10 - 0,15625 = 9,84375 V, pre 12-bitový prevodník s tým istým rozsahom je to 10 - 0,00244140625 = 9,99755859375 V.
| Rozlišovacia schopnosť prevodníkov podľa počtu bitov | ||
|---|---|---|
| Počet bitov | Počet hodnôt | Váha najnižšieho bitu |
| 1 | 2 | 0.5 |
| 2 | 4 | 0.25 |
| 3 | 8 | 0.125 |
| 4 | 16 | 0.0625 |
| 5 | 32 | 0.03125 |
| 6 | 64 | 0.015625 |
| 7 | 128 | 0.0078125 |
| 8 | 256 | 0,00390625 |
| 9 | 512 | 0,001953125 |
| 10 | 1024 | 0,0009765625 |
| 11 | 2048 | 0,00048828125 |
| 12 | 4096 | 0,000244140625 |
| 13 | 8192 | 0,0001220703125 |
| 14 | 16384 | 0,00006103515625 |
| 15 | 32768 | 0,000030517578125 |
| 16 | 65535 | 0,0000152587890625 |
| 17 | 131072 | 0,00000762939453125 |
| 18 | 262144 | 0,000003814697265625 |
| 19 | 524288 | 0,0000019073486328125 |
| 20 | 1048576 | 0,00000095367431640625 |
Priamy binárny kód je unipolárny, avšak analogovo-digitálne prevodníky často pracujú s bipolárnymi analógovými hodnotami. Existujú rôzne modifikácie priameho binárneho kódu schopné reprezentovať kladné aj záporné hodnoty. Každý z nich má isté výhody pri určitých aplikáciách.
Binárny kód s posunutím (offset binary) najčastejšie používajú prevodníky vzhľadom na jeho jednoduchú elektronickú implementáciu, doplnkový kód (two’s complement) je vhodný na aritmetické operácie, inverzný kód (one’s complement) umožňuje jednoduchý prevod na absolútnu hodnotu + znamienko. V ďalšej tabuľke sú uvedené tieto kódy pre 3-bitový prevodník, tentoraz bipolárny s krokom kvantovania 1 V.
V prípade, že výstup AČ prevodníka je určený priamo pre používateľa – človeka (typickým príkladom sú číslicové multimetre), väčšinou býva použitý BCD – kód. V tomto kóde sú jednotlivé dekadické číslice binárne kódované (BCD – binary coded decimal), čo umožňuje jednoduché spojenie prevodníka s displejom prístroja. Na zakódovanie jednej číslice sú potrebné 4 bity. Zo šestnástich možných kódov je využitých iba desať. V najvyššom dekadickom ráde sa často používa len jeden bit, čo býva označované ako pol dekadického rádu, napr. 3 1/2 (tri a pol) miestny multimeter má rozsah ± 1999 [jednotka]. Možno sa stretnúť aj s iným neúplným najvyšším dekadickým rádom buď s takýmto označením, prípadne s označením 3/4 dekadického miesta (napr. 3 3/4 miestny multimeter môže znamenať ± 3999). Iným špeciálnym binárnym kódom je Grayov kód.
Grayov kód alebo zrkadlový binárny kód je cyklický kód, v ktorom každé ďalšie kódové slovo sa líši od predchádzajúceho len v jednom bite a posledné slovo kódu sa líši od prvého tiež len v jednom bite.
Používa sa v telekomunikáciach práve kvôli vlastnosti rozdielu vedľajších slov len v jednom bite.
ALFANUMERICKÉ KÓDY
Sú to kódy, v ktorých sa môžu vyskytovat všetky písmená, císlice a iné znaky. Vo svete sa používajú rôzne alfanumerické kódy, z ktorých najznámejším bola MTA2 (medzinárodná telegrafná abeceda), ktorá používala 5-prvkovú dlžku kódového slova a v pocítacovej technike sa používa 7 bitový kód, známy pod oznacením ASCII (American Standard Code of Information Interchange). MTA2 bol využívaný pre telegrafiu a prenos údajov. Kód má 32 kódových slov, z ktorých 6 je riadiacich (písmenová a císlicová zmena, posun o riadok, návrat vozíku, medzera a nepoužívaná kombinácia 00000). ASCII kód je sedem-bitový a používa sa na vyjadrenie symbolov malej a velkej abecedy, císlic, interpunkcných znakov, špeciálnych znakov a 32 riadiacich povelov. Ôsmy bit sa používal na kontrolu správnosti pri prenose pomocou parity. V pocítacoch sa používa 8-bitový kód, ktorého základ tvorí ASCII kód a je doplnený o dalších 128 znakov, vyjadrujúcich grafiku, národné znaky a špeciálne znaky. Každý symbol má svoju dekadickú (hexadekadickú ci binárnu) podobu. Napr. A = 65D, ® = 174D. Kódová podoba symbolu umožnuje zadávat aj tie symboly, ktoré nie sú na klávesnici pomocou riadiacich kláves, napr. Alt+142 = Ä.
