CCF090613021

Dyskretyzacja sygnału ciągłego (analogowego) jest procesem, w wyniku którego otrzymuje się przebieg schodkowy (nieciągły) o ustalonych poziomach schodków lub o ustalonych początkach schodków (rys. 10.20). Dyskretyzacja prowadzi zawsze do utracenia pewnej ilości informacji zawartej w sygnale ciągłym. Strata jest tym mniejsza, im bliżej siebie leżą poziomy kwantowania.

Kwantowanie polega na określeniu ciągu ustalonych wartości iy_u    które może przybierać funkcja w nieskończonym zbiorze

wartości ciągłych. Przyjmuje się, że wartość ustalona (dyskretna) reprezentuje wszystkie wartości ciągłe z odpowiadającego jej przedziału, np. y_{ - z przedziału (x_i3 X; ₊ j). Każdej wartości y. (i = 1,2,... m) przypisuje się odpowiednie słowo kodowe zgodnie z przyjętym sposobem kodowania.

W przetwornikach a/c i c/a do reprezentowania wielkości analogowych najczęściej korzysta się z kodów dwójkowych (naturalnego, uzupełnieniowego do 2) lub dwójkowo-dziesiętnych (BCD). Informacja cyfrowa jest przedstawiana w postaci słów kodowych w-bitowych A —    a_f... a₀ (gdzie

a_t — 0 lub 1).

W przetwornikach ^-bitowych liczba rozróżnialnych poziomów kwantowania wynosi 2", a krok kwantowania (szerokość przedziału kwantowania) Q określa iloraz U_FSj2", w którym U_¥S jest zakresem przetwarzania przetwornika. Wartość napięcia reprezentowaną przez słowo kodowe A można obliczyć z zależności

U(A) = U_FSAJ2”

gdzie A₁₀ jest liczbą dziesiętną odpowiadającą liczbie dwójkowej zapisanej słowem kodowym A.

10.21. Jaką charakterystykę przejściową mają przetworniki c/a?

Na rysunku 10.21 przedstawiono idealizowaną charakterystykę przetwarzania (przejściową) 4-bitowego przetwornika c/a - oczywiście przykładowego. Liczba poziomów (kroków kwantowania) jest równa 2" = 2⁴ = 16, a krok kwantowania Q = U_fSj2" = U_FSj 16. Wartość napięcia f/_0(LSB) odpowiadająca najmniej znaczącemu bitowi (0001) wynosi tyle samo co krok kwantowania Q, natomiast wartość napięcia f/_0(MSB), odpowiadająca najbardziej znaczącemu bitowi (1000), wynosi C/_0(MSB) = Ó/_0{LSB)2^n_i3 a więc równa się połowie wartości napięcia zakresu przetwarzania (f/_0(MSB) = t/_FS/2). Z kolei wartość maksymalna sygnału wyjściowego £/_0(max) = U_FS — U_Q{LSB), czyli o jeden krok kwantowania mniej niż pełny zakres przetwornika. Wartość t/_0(LSB), bezpośrednio związana z liczbą bitów przetwornika, określa rozdzielczość przetwornika. Rozdzielczością przetwornika nazywa się liczbę bitów jego słowa kodowego, a więc im dłuższe jest słowo kodowe, tym większą rozdzielczość ma przetwornik. Charakterystyka przejściowa rzeczywistego przetwornika c/a wykazuje wiele odstępstwa od charakterystyki idealnej (rys. 10.21), z których ważniejszymi są: przesunięcie, odchylenie (zmiana nachylenia), nieliniowość.

351