Аналого-цифровой преобразователь

Непрерывный сигнал x(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который фиксирует значения х(п) сигнала в дискретные моменты времени t=nT,n=0,1,... и преобразует их в цифровой код. Практически все АЦП используют двоичную систему представления с определенным числом разрядов. Наиболее часто используются 8-, 10-, 12-, 16-, 20- и 24-х разрядные АЦП. Увеличение числа разрядов повышает точность и позволяет расширить динамический диапазон преобразуемых сигналов. Однако увеличение количества разрядов снижает возможную скорость дискретизации и увеличивает стоимость аппаратуры. Потерянная из-за недостатка разрядов АЦП информация невосстановима.

Если пренебречь явлениями гистерезиса и запаздывания, АЦП можно представить в виде последовательного соединения импульсного элемента, осуществляющего квантование по времени, и многоступенчатого симметричного релейного элемента со статической характеристикой Ф[х(л)], осуществляющего квантование по уровню (рис. 9.2). Элементы цифровой последовательности хи(п) могут принимать лишь ряд дискретных значений /ц)12,...,А/,...,АЛ,_|, число которых зависит от количества используемых разрядов.

Образование дискретной и цифровой последовательностей

Рис.9.2. Образование дискретной и цифровой последовательностей: а - схема замещения АЦП; б - аналоговый сигнал; в - дискретная последовательность; г - цифровая последовательность

Известны способы квантования по уровню с использованием усечения или округления значения дискретного отсчета сигнала. Если осуществляется усечение, то дискретный отсчет, находящийся между уровнями /гм и /г,, заменяется нижним значением Усечение приводит к погрешности, максимальное значение которой равно весу младшего из удерживаемых разрядов. При этом ошибка всегда имеет один и тот же знак (усеченное значение нс может быть больше исходного).

При округлении дискретному отсчету, находящемуся между уровнями /г;_, и /г,, присваивается ближайшее значение. Ошибка для этого

способа квантования может быть как положительной, так и отрицательной, а ее модуль не превосходит веса старшего из отброшенных разрядов.

Таким образом, квантование по уровню принципиально является источником нелинейности. Однако у АЦП, имеющих не менее 10 двоичных разрядов, эффекты квантования по уровню практически незаметны. В этом случае в качестве выходной величины АЦП можно с достаточной точностью принять дискретную последовательность х(п). Это допущение позволяет использовать для анализа и синтеза ЦФ хорошо развитый аппарат теории линейных дискретных систем, который был рассмотрен нами в главе 8.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >