Аналогно-дигитални претварач - сврха, класификација и принцип рада

Електронски уређај који се зове аналогно-дигитални претварач (АДЦ) користи се за претварање аналогног сигнала у дигитални сигнал (у низу читљивог бинарног кода). У процесу конверзије аналогног сигнала у дигитални имплементирају се: узорковање, квантизација и кодирање.

Узорковање се подразумева као узимање узорака из временски непрекидног аналогног сигнала појединачних (дискретних) вредности које падају у тренуцима времена повезаним са одређеним интервалима и трајањем тактних сигнала који следе један за другим.

Квантовање подразумева заокруживање вредности аналогног сигнала одабраног током узорковања на најближи ниво квантовања, а нивои квантовања имају свој редни број, а ови нивои се разликују један од другог за фиксну делта вредност, што није ништа друго до корак квантовања.

Строго говорећи, узорковање је процес представљања континуиране функције као низа дискретних вредности, а квантизација је подела сигнала (вредности) на нивое. Што се тиче кодирања, овде се кодирање схвата као поређење елемената добијених као резултат квантизације са унапред одређеном комбинацијом кодова.

Постоји много метода за претварање напона у код. Поред тога, свака од метода има индивидуалне карактеристике: тачност, брзину, сложеност. Према врсти методе конверзије, АДЦ-ови се класификују у три

• паралелно

• доследан,

• серијски-паралелни.

За сваки метод, процес трансформације сигнала током времена се одвија на свој начин, отуда и назив. Разлике леже у томе како се квантизација и кодирање изводе: серијски, паралелни или серијско-паралелни поступак за апроксимацију дигиталног резултата конвертованом сигналу.

Дијаграм паралелног аналогно-дигиталног претварача је приказан на слици. Паралелни АДЦ су најбржи аналогно-дигитални претварачи.

Број електронских компаратора (укупан број ДА компаратора) одговара капацитету АДЦ-а: три компаратора су довољна за два бита, седам за три, 15 за четири итд. Делитељ напона отпорника је дизајниран да постави опсег константних референтних напона.

Улазни напон (вредност овог улазног напона се мери овде) се истовремено примењује на улазе свих компаратора и упоређује са свим референтним напонима оних које овај отпорни делилац омогућава да добије.

Они компаратори чији се неинвертујући улази напајају напоном већим од референтног (који делилац примењује на инвертујући улаз) даће логичку на излазу, остали (где је улазни напон мањи од референтног или једнак нула) ће дати нулу.

Затим се повезује енкодер, његов задатак је да претвори комбинацију јединица и нула у стандардни, адекватно схваћен бинарни код.

АДЦ кола за серијску конверзију су мање брза од кола паралелних претварача, али имају једноставнији елементарни дизајн.Користи компаратор, И логику, сат, бројач и дигитално-аналогни претварач.

На слици је приказан дијаграм таквог АДЦ-а. На пример, док је измерени напон примењен на улаз компараторског кола већи од рампе сигнала другог улаза (референце), бројач броји импулсе генератора такта. Испоставило се да је измерени напон пропорционалан броју избројаних импулса.

Постоје и серијски паралелни АДЦ, где је процес претварања аналогног сигнала у дигитални сигнал одвојен у простору, па се испоставља да се максимална брзина компромиса постиже уз минималну сложеност.