Міністерство освіти і науки України ВСП – Технічний коледж НУ «Львівська політехніка» Циклова комісія інформаційних технологій Методичний посібник до лабораторної роботи по темі "Аналогово-цифрові перетворювачі" Львів 2014  Аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) Мета роботи - вивчити основні принципи роботи, побудову структур, ознайомитися з основними технічними параметрами АЦП. Вступ Аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) - один з найважливіших електронних компонентів у вимірювальному і тестовому устаткуванні. АЦП перетворює напругу (аналоговий сигнал) в код, над яким мікропроцесор і програмне забезпечення виконують певні дії. Навіть якщо працювати тільки з цифровими сигналами, швидше за все використовується АЦП у складі осцилографа, щоб упізнати їх аналогові характеристики. Існує декілька основних типів архітектури АЦП, хоча в межах кожного типу існує також безліч варіацій. Різні типи вимірювального устаткування використовують різні типи АЦП. Наприклад, в цифровому осцилографі використовується висока частота дискретизації, але не потрібно висока розділова здатність. У цифрових мультиметрах потрібна більша роздільна здатнцість, але можна пожертвувати швидкістю вимірювання. Системи збору даних загального призначення за швидкістю дискретизації і роздільної здатності зазвичай займають місце між осцилографами і цифровими мультиметрами. В устаткуванні такого типу використовуються АЦП послідовного наближення або сигма-дельта АЦП. Існують також паралельні АЦП для додатків, що вимагають швидкісної обробки аналогових сигналів, і інтегруючі АЦП з високими роздільною здатністю і перешкодоподавленням. На рис. 1 показані можливості основної архітектури АЦП залежно від роздільної здатності і частоти дискретизації. / Рис. 1 - Типи АЦП – роздільна здатність залежно від частоти дискретизації Загальна інформація Аналого-цифровий перетворювач (АЦП, англ. Analog - to - digital converter, ADC) - пристрій, що перетворює вхідний аналоговий сигнал в дискретний код (цифровий сигнал). Зворотне перетворення здійснюється при допомозі ЦАП (цифро-аналогового перетворювача, DAC). Як правило, АЦП - електронний пристрій, що перетворює напругу в двійковий цифровий код. Проте, деякі неелектронні пристрої з цифровим виходом, слід також відносити до АЦП, наприклад, деякі типи перетворювачів кут-код. Простим однорозрядним двійковим АЦП є компаратор. Дискретизація, квантування, кодування Аналоговий сигнал є безперервною функцією часу, в АЦП він перетворюється в послідовність цифрових значень. Сам процес перетворення включає три основні операції: дискретизацію, квантування і кодування (рис. 2). Операція дискретизації полягає в тому, що згідно заданого аналогового сигналу S(рис. 2, a) будується дискретний сигнал S(nT), причому S(nT) =S(t). Фізично така операція еквівалентна миттєвій фіксації вибірки з безперервного сигналу S(t) в моменти часу t = nТ, після чого утворюється послідовність вибіркових значень {(S(nT)}. Звичайно, таку дискретизацію на практиці здійснити неможливо. Реальні пристрої, що запам'ятовують значення аналогового сигналу (вони називаються пристрої вибірки і зберігання - ПВЗ), не в змозі зробити цього миттєво- час підключення їх до джерела сигналу завжди звичайний. Крім того, через не ідеальності ключів і кіл заряду запам’ятовуючої ємності ПВЗ, значення взятої вибірки S(nT) в тій чи іншій мірі відрізняється від величини початкового сигналу S(t). Проте в абстрактних міркуваннях рівність S(t) = S(nT) вважається справедливою. Оскільки дискретний сигнал S(nT) в моменти часу t = nТ зберігає інформацію про аналоговий сигнал S(t) і в спектрі сигналу S(nT) міститься спектр сигналу S(t), то останній, очевидно, може бути відновлений. Для цього дискретний сигнал достатньо пропустити через фільтр низьких частот, смуга якого відповідає смузі частот початкового сигналу. Умова, при якій відновлення початкового сигналу S(t) за його дискретними значеннями S(nT) буде можливою, сформульована у відомій теоремі Котельникова (теорема відліків):...