ЦАП-АЦП

Аналого – цифровой преобразователь
Аналого-цифровой преобразователь АЦП ( Analog-to-digital converter, ADC)
преобразует входной непрерывный (аналоговый) сигнал в последовательность (массив) двоичных чисел.
Процесс преобразования включает в себя три основные операции:
- дискретизацию;
- квантование;
- кодирование.

Дискретизация
По заданному аналоговому сигналу S(t) строится дискретный сигнал S(nT), причем S(nT) =S(t).
Физически такая операция эквивалентна мгновенной фиксации выборки дискретных значений непрерывного сигнала S(t) в моменты времени t= nТ, после чего образуется последовательность выборочных значений {(S(nT)}, где n – номер отсчёта.
Период времени, через который запоминаются дискретные значения сигнала называется периодом дискретизации или частотой дискретизации.
Аналоговый сигнал
Дискретный сигнал

Частота дискретизации
Теорема Котельникова – Найквиста
для восстановления аналогового сигнала по дискретным значениям частота дискретизации должна как минимум в два раза превышать максимальную частоту fmax преобразуемого аналогового сигнале S(t)
Например, для преобразования звука ( в полосе частот 0 -20 КГц) частота дискретизации аудиокарты должна быть не менее 40 Кгц.
Реально частота современных аудиокарт составляет 48кГц или 96кГц.

Квантование и кодирование
Квантование
Весь диапазон в котором изменяется амплитуда сигнала разбивается на уровни, которые называются квантами.
Кодирование
Каждому кванту присваивается определённый номер.
Эти номера кодируются двоичным кодом, а их число N выбирается равным 2m, где m- разрядность кода или разрядность АЦП.
Шаг квантования или разрешающая способность.
Значение сигнала между двумя уровнями
Влияет на точность преобразования и определяет минимальный сигнал, который способен распознать АЦП.

Разрешающая способность (шаг квантования)
При диапазоне входных напряжений от 0В до 5 В и использовании 10-битного АЦП мы имеем следующую разрешающую способность :
Сигналы менее 4,9 мВ не будут восприниматься АЦП
Для 24-разрядного АЦП разрешающая способность составляет 0,3мВ

Цифро-аналоговый преобразователь (DAC)
ЦАП – преобразует цифровой двоичный код в аналоговый (непрерывный) сигнал. Основные характеристики:
Разрядность;
Время преобразования;
Точность преобразования.

В зависимости от цифрового кода на дешифраторе, один из его выходов замыкает один из ключей резисторного делителя.
Опорное напряжение Uоп подается на резисторный делитель .
Выходной сигнал снимается с соответствующего, замкнутого ключа делителя.
.
Трехразрядный ЦАП

АЦП последовательного приближения