23652

uzyskanie bardzo dobrej liniowości różniczkowej. Najprostszy schemat blokowy jednobitowego przetwornika A/C przedstawia rys.l.

W skład przetwornika wchodzą: filtr dolnoprzepustowy w postaci integratora, strobowany komparator (na jego wejście jest podawany sygnał o częstotliwości f₀ znacznie mniejszej niż f), jednobitowy przetwornik C/A sterowany sygnałem cyfrowym z wyjścia komparatora oraz filtr cyfrowy, który przekształca wejściowy sygnał jednobitowy o częstotliwości /_s/ na ciąg słów wiełobitowych o znacznie niższej częstotliwości fso oraz jednocześnie filtruje widmo sygnału analogowego reprezentowanego przez sygnał cyfrowy. Działanie przetwornika można najlepiej zobrazować w dziedzinie czasu, a parametry przetwornika łatwiej wyznacza się na podstawie analizy widma sygnałów występujących w kolejnych blokach przetwornika (Rys.2).

Przetwornik, traktowany jako układ z ujemnym sprzężeniem zwrotnym dąży do stanu równowagi, w którym średni ładunek zgromadzony w kondensatorze C integratora jest zerowy. Jeżeli napięcie wyjściowe integratora U_M jest ujemne (f/„,>0). to komparator w każdym okresie zegara wytwarza na swoim wyjściu stan wysoki (bit=l) co powoduje, że klucz w przetworniku C/A jest dołączony do napięcia -Uref. Ujemny ładunek dopływający do integratora powoduje w takiej sytuacji wzrost napięcia U_M w kierunku zera. Im bardziej dodatnie jest napięcie wejściowe, tym większy jest stosunek jedynek do zer w sygnale wyjściowym komparatora. Gdy U_tnl > 0. to komparator wytwarza stan niski i następuje ładowanie kondensatora C w przeciwnym kierunku. Przy zerowym napięciu wejściowym układ wytwarza ciąg kolejnych zer i jedynek, a napięcie Uuu oscyluje wokół zera z niewielką amplitudą. Cały przetwornik może być w dziedzinie czasu rozważany jako układ przekształcający napięcie wejściowe na ciąg impulsów o modulowanej gęstości(czyli przetwornik V/F). bądź jako przetw-ornik z równoważeniem ładunku. Im krótszy jest czas miedzy kolejnymi porównaniami (okres zegara Ts) tym dokładniej sygnał wejściowy jest reprezentowany ciągiem zerojedynkowym wytwarzanym przez komparator. Rolą integratora jest całkowanie sygnału błędu wynikającego z różnicy między aktualnym napięciem wejściowym a jego estymatą generowaną przez przetwornik C/A na podstawie poprzednich próbek sygnału.

4:1.

(1

Lilii

nrrr

n i

r' n - JL	m	f	r	f	1	f	i I		'TT	|F
1 iii:	i 1 r^! 1 i. - L- ^ - u	1	Jj	ot;			|		h u		1 '

Rys.2. Przebiegi czasowe napięć w przetworniku jednobitowym

Stała czasowa całkow ania powinna być większa niż okres próbkowania T_s i jednocześnie dostatecznie mała w porównaniu do pulsacji (O. odpowiadającej górnej częstotliwości pasma sygnału wejściowego.

Przybliżoną analizę procesu przekształcenia widma szumu kwantyzacji można wykonać na podstawie prostego modelu części analogowej przetwornika pokazanego na Rys.3. Dwupoziomow-y kwantyzator analogowo-cyfrowy (komparator) jest modelowany jako addytywne źródło szumu