Sisteme de conversie analog numerica

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Sisteme de conversie analog numerica"

Κίμων Αγγελίδης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Sisteme de coversie aalog umerica CONVERTOARE ANALOG-NUMERICE I sistemele idustriale o mare parte di datele moitorizate sut de tip aalogic.i vedrea prelucrarii lor pri itermediul sistemelor digitale valorile aalogice trebuiesc covertite i valori digitale.cel mai adesea se folosesc circuite specializate umite Covertoare Aalog Numerice (CAN) CONVERSIA ANALOG-NUMERICA [10] Covertorul Aalog Numeric (CAN) este u dispozitiv care primeste u semal aalogic, A si il trasforma itr-u semal umeric, N, cu precizie si rezolutie date, pri comparaea lui cu o tesiue de referita, V R. Itr-u CAN ideal, semalul de iesire, N, este legat de semalul de itrare pri relatia: [10] A N= V R I geeral, se opereaza cu puteri descrescatoare ale lui 2, i ideea ca rezultatul sa fie exprimat direct sub forma de umar biar. Itrucit mesajul trasmis are o lugime fiita, se poate cosidera ca N este aproximarea cea mai apropiata de rezultat, tiid seama de rezolutia sistemului. Semalul aalogic, A,ce urmeaza sa fie covertit poate fi scris sub forma: b1 b b A= V R b Lugimea cuvatului biary obtiut dupa coversie fiid limitata la biti, impartirea lui A pri V R trebuie ooprita la ordiul si rezulta: b1 b2 b A= V R Termeii eglijati b + 1,b + 2,,reprezita eroarea de coversie, umita si eroare de cuatizare. Coversia aalog-umerica realizeaza o cuatizare care costa di ilocuirea tesiuii Apritr-o tesiue discreta multiplicate pri pasul de cuatizare, de valoare V R /2, i asa fel icat difereta ditre A si aceasta tesiue sa fie iferioara i modul uei jumatati de pas de cuatificare astfel: A V R 1 V N 2 < 2 2 R 1

TIPURI DE CONVERTOARE ANALOG-NUMERICE CAN-urile sut fi realizate i geeral i doua feluri: [10] -covertoare cu itegrare i doua pate ; -covertoare cu aproximare succesiva Ambele tipuri de covertoare

2 TIPURI DE CONVERTOARE ANALOG-NUMERICE CAN-urile sut fi realizate i geeral i doua feluri: [10] -covertoare cu itegrare i doua pate ; -covertoare cu aproximare succesiva Ambele tipuri de covertoare trasforma o tesiue de itrare itr-u cod umeric proportioal cu tesiuea de itrare. Covertoarele aalog-umerice cu itegrare i doua pate coti u itegrator, o schema de cotrol logic, u geerator de tact si u umarator de iesire. Acest tip de covertor umara succesiuea de impulsuri de tact, a carei valoare depide de amplitudiea semalului itegrat i itegrator. Timpul specific de coversie este dat de produsul ditre doua perioade de tact si umarul de ivele de cuatizare. Astfel, petru u covertor de 12 biti cu tact de 1 Mhz, timpul de coversie va fi 2x1 µ s x 4096 adica 8192 µ s. Acesta este u timp mult mai mare decat i cazul uui covertor cu aproximare succesiva avad aceeasi frecveta de tact. Covertorul cu itegrare costa mai puti decat u covertor cu aproximare succesiva Covertoarele aalog-umerice cu aproximare succesiva sut folosite i geeral i sistemele de coversie coectate la calculatoare deoarece efectueaza coversia cu viteza si precizie suficiet de mare petru a furiza calculatorului date i tim real. Ideal, covertoarele ar trebui sa faca coversii istataee si sa realizeze o esatioare i pucta. Petru u covertor real, i geeral semalul de itrare variaza i timpul itervalului de coversie. Aceasta produce o icertitudie i privita amplitudiii reale a semalului de itrare i mometul masurarii. Cu u circuit de 2

3 esatioare cu retiere amplasat iaitea covertorului, timpul de icertitudie este redus la icertitudiea de deschidere a circuitului de esatioare cu memorare. Acest tip de covertor ecesita u timp de coversie egal cu produsul ditre perioada de tact si umarul de biti cu care se efectueaza coversia.petru u covertor de 12 biti si cu frecveta tactului de 1 Mhz timpul de coversie este de 12 µ s. I pricipiu u covertor aalog-umerice cu aproximare succesiva costa ditr-u covertor umeric-aalogic cotrolat pritr-o schema de decizie logica si a carui iesire este comparata cu tesiuea aalogica de itrare. Tesiuea de itrare este aplicata pe o itrare a comparatorului, cealalta itrare fiid coectata la iesirea covertorului umeric-aalogic iter. La aplicarea comezii de coversie, covertorul este adus la zero.se aduce bitul cel mai semificativ al al cuvatului de itrare al CAN la 1.Iesirea CAN este aplicata la itrarea comparatorului petru a fi comparata cu ivelul de itrare ecuoscut. Bitul cel mai semificativ aplicat la itrarea i CAN produce la iesire echivaletul a jumatate di itreaga scala a covertoruiui. Daca tesiuea ecuoscuta este mai mare decat jumatate di itreaga scala, 1 logic este trasferat i pozitia bitului cel mai semificativ al registrului de iesire. Daca tesiuea ecuoscuta este mai mica decat jumatate di itreaga scala, 0 logic este trasferat i pozitia bitului cel mai semificativ al registrului de iesire. Apoi circuitul compara cu urmatorul bit di covertorul umeric-aalogic iter si procedura cotiua i mod similar paa la bitul cel mai puti semificativ, la care coversia este icheiata. PARAMETRII CARACTERISTICI CONVERTOARELOR ANALOG-NUMERICE [10] Fuctia ideala de trasfer [10] este data de ecuatiile: E om = V R 1 E om - V R 2 2 b b1 b V <A< E om + R 2 2 I acest caz V R reprezita gama de tesiue ce poate fi covertita, deumita scala completa. Caracteristica de trasfer a uui covertor aalog-umeric este redata i figura de mai jos: Aceasta se compue di trepte de latime egala cu V R /2, puctele de mijloc ale fiecarei trepte corespud diferitelor valori ale E om Graficul 1 reprezita caracteristica ideala a covertorului, raficul 2 reprezita caracteristica reala a covertorului. 1 V Trazitiile se produc petru tesiui E om + R, presupuad o cuatificare 2 2 uiforma. 3

4 Eroarea de coversie corespuzatoare, presupuad o cuatizare uiforma, este data de difereta A-E om de cuatizare. Modulul acestei erori este mai mic sau egal cu 1 V R 2 2, iar limita ei este eroarea Rezolutia este data de umarul de biti ai covertorului.rezolutia defieste cea mai mica variatie a tesiuii pe care covertorul o poate coda si se exprima pri relatia: R=1/2 Timpul de coversie este timpul ecesar petru a obtie la iesire u semal umeric proportioal cu semalul aalogic de la itrare avad precizia dorita. Petru a cuoaste frecveta maxima de coversie posibila, la timpul de coversie trebuie adaugat si timpul aducerii covertorului la zero. De regula, acest timp este destul de mic si u afecteaza semificativ performatele covertorului. Precizia se defieste ca fiid difereta ditre valoarea teoretica a lui E om care produce u aumit cuvat N la iesire si valoarea A care geereaza efectiv acest cuvat. Aumite covertoare aalog-umerice au proprietatea ca pot dimiua sau chiar elimia uele semale perturbatoare, i special ale tesiuii de alimetare de alimetare de la retea. Se defieste u factor de rejectie a tesiuii perturbatoare, S(ω ), ca raportul ditre zgomotul de itrare 4

5 ERORI ALE CONVERTOARELOR ANALOG-NUMERICE Performatele CAN-urilor difera de cele teoretice di cauza erorilor.caracteristica de trasfer, u are alura curbei 1 ci pe cea a curbei 2, di aceasta cauza rezulta urmatoarele diferete: -tesiuile petru care se produc trazitiilor difera de cele corespuzatoare curbei 0 -portiuile orizotale u au exact dimesiuea uui pas de cuatizare V -eroarea de cuatizare u ramae i itervalul ( R VR ) Aceste diferetesut datorate erorii de castig,erorii de decalaj,erorii de liiaritate,la care se adauga eroarea de cuatizare. 5

CONVERTORUL ANALOG-NUMERIC ADC 0804 [20] Uul di cele mai utilizate covertare CAN este covertorul ADC0804 produs de firma Natioal Semicoductors.

6 CONVERTORUL ANALOG-NUMERIC ADC 0804 [20] Uul di cele mai utilizate covertare CAN este covertorul ADC0804 produs de firma Natioal Semicoductors.Este u covertor A/D cu aproximatii successive pe 8 biti cu precizie de +/-1/2 LSB. Permite itrare de tesiue diferetiala sau absoluta gratie itrarii AGND care poate fi legata la masa sau la u pol al tesiuii diferetiale.dispue de clock iter,valoarea frecvetei de oscilatie fiid stabilita de valorile R, respective C coectate la termialele CLKR, CLKI ADC 0804 poate fi coectat cu usurita la sisteme microprogramate realizate cu microprocesoare sau cotrolere.uitatea cetrala a sistemului DASYS este echipata cu u astfel de covertor Exista mai multe moduri de comada a circuitului.exista posibilitatea sa se comade separate faza de startare a achizitiei si separate faza de citire date. Acesata se realizeaza cu o schema de pricipiu de tipul celei de mai jos: Formele de uda ale semalelor de comada [20] care iitiaza iceperea uei coverii are urmatoarea forma: 6

7 I vederea citirii datelor covertite semalele de comada trebuie sa aiba forma: Exista posibilitatea de a iitia o coversie si de a citi datele aqterior covertite itr-o sigura faza.i acest caz ADC-ul trebuie coectat ca i figura de mai jos: 7

8 Formele de uda ale semaleor de comada trebuie sa respecte diagrama de jos:[20] 8

Σχετικά έγγραφα

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE 77 TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE Obiective: Deiirea pricipalelor proprietăţi matematice ale ucţiilor de mai multe variabile Aalia ucţiilor de utilitate şi