Przetwornik AC

Przetwornik analogowo-cyfrowy A/C (ang. A/D – analog to digital; ADC – analog to digital converter), to układ służący do zamiany sygnału analogowego (ciągłego) na reprezentację cyfrową (sygnał cyfrowy). Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie ich w urządzeniach elektronicznych opartych o architekturę zero-jedynkową oraz gromadzenie na dostosowanych do tej architektury nośnikach danych. Proces ten polega na uproszczeniu sygnału analogowego do postaci skwantowanej (dyskretnej), czyli zastąpieniu wartości zmieniających się płynnie do wartości zmieniających się skokowo w odpowiedniej skali (dokładności) odwzorowania. Przetwarzanie A/C tworzą 3 etapy: próbkowanie, kwantyzacja i kodowanie

Rozdzielczość przetwornika określa liczbę dyskretnych wartości jakie może on wytworzyć. Zwykle wyraża się ją w bitach. Przykładowo, przetwornik A/C, który potrafi przetworzyć próbkę sygnału na jedną z 256 wartości liczbowych posiada rozdzielczość równą 8 bitów, ponieważ .

Nieliniowość całkowa jest określana jako maksymalna różnica (∆UI)_max napięcia wejściowego pomiędzy rzeczywistą charakterystyką przetwarzania a charakterystyką idealną, odniesiona do maksymalnej wartości napięcia przetwarzania U_max, wyrażona w procentach. Charakterystykę idealną wyznacza się jako prostą łączącą skrajne punkty zakresu przetwarzania, charakterystykę rzeczywistą natomiast jako linię łączącą środki przedziałów napięcia UI, odpowiadających kolejnym wartościom cyfrowym na wyjściu przetwornika.

Nieliniowość różniczkowa określa się przez wyznaczenie różnic między sąsiednimi wartościami napięcia wejściowego, powodującymi zmianę słowa wyjściowego o wartość najmniej znaczącego bitu. Określa więc błąd jednorodności szerokości kanałów przetwornika. Nieliniowość różniczkowa jest podawana w procentach jako maksymalna różnica pomiędzy szerokością kanału rzeczywistego U_r a szerokością kanału nominalnego U_n, odniesiona do szerokości nominalnej U_n.

Błąd przesunięcia zera różnica między rzeczywistą a idealną wartością sygnału analogowego dla minimalnej lub zerowej wartości cyfrowej

Błąd skalowania (wzmocnienia) różnica między idealna i ekstrapolowaną wartością rzeczywistą sygnału analogowego dla pełnego zakresu przetwornika

Szybkość przetwarzania przetwornika a/c może być określana przez:

• czas przetwarzania, czyli czas, w którym zachodzi pełny cykl przetwarzania;

• częstotliwość przetwarzania, będąca odwrotnością czasu przetwarzania,

• tzw. szybkość bitową, określoną przez liczbę bitów wyniku przetwarzania, uzyskanych w jednostce czasu (bitów/s).

Przetwornika CA

Przetwornik cyfrowo-analogowy, przetwornik C/A – przyrząd elektroniczny przetwarzający sygnał cyfrowy (zazwyczaj liczbę binarną w postaci danych cyfrowych) na sygnał analogowy w postaci prądu elektrycznego lub napięcia o wartości proporcjonalnej do tej liczby. Innymi słowy jest to układ przetwarzający dyskretny sygnał cyfrowy na równoważny mu sygnał analogowy.

Zakres przetwarzania

Rozdzielczość przetwornika (względna i bezwzględna) - maksymalna liczba możliwych dyskretnych wartości jakie może on wytworzyć. Zwykle rozdzielczość określona jest jako liczba bitów, która jest podstawą z 2 logarytmów z wartości liczbowej. Przykładowo 1-bitowy przetwornik C/A jest zaprojektowany do reprodukcji dwóch () wartości, z kolei 8-bitowy już 256 (). Rozdzielczość jest powiązana z Efektywną Liczbą Bitów która jest pomiarem rzeczywistej rozdzielczości przetwornika. Rozdzielczość może być również wyrażona w woltach.

Błąd skalowania- jest to odchyłka napięcia wyjściowego od wartości projektowanej

dla maksymalnej wartości słowa (np. w naturalnym kodzie dwójkowym dla słowa wejściowego o wartości ach bitów równych l). Nazywany jest również błędem wzmocnienia.

Nieliniowość całkowa

Jest to maksymalne odchylenie rzeczywistej charakterystyki przetwarzania Uwy = f(N) przetwornika C/A od jego charakterystyki idealnej, będącej linią prostą przechodzącą przez punkt zerowy i maksymalny zakresu. Podawana jest jako błąd bezwzględny, częściej jednak jako względny ε­_c po odniesieniu do wartości maksymalnego napięcia wyjściowego Uwy max . Wyliczamy ją według

wzoru:

Nieliniowość różniczkowa

Jest ona określona maksymalną lub minimalną różnicą pomiędzy dwiema wartościami napięcia wyjściowego odpowiadającymi zmianie słowa wejściowego o wartość najmniej znaczącego bitu. Podajemy ją jako stosunek odchyłki tej różnicy od wartości średniej do wartości średniej zgodnie ze wzorem:

gdzie: ∆Uwyi - i-ta różnica między dwiema wartościami napięcia wyjściowego odpowiadającymi zmianie słowa wejściowego o wartość najmniej znaczącego bitu;

∆Uwyim - maksymalna lub minimalna różnica między dwiema wartościami napięcia wyjściowego odpowiadającymi zmianie słowa wejściowego o wartość najmniej znaczącego bitu, wybieramy wartość dającą większy błąd;

N - ilość różnic.

Szybkość zmiany napięcia wyjściowego (szybkość przetwarzania)

Jest to nachylenie zbocza sygnału na wyjściu przetwornika, zwykle określona przez taki sam parametr wzmacniacza sumującego; ogranicza ona możliwość szybkiej zmiany napięcia wyjściowego

związanej ze zmianą wartości binarnego słowa wejściowego