котором диапазоне значений или шагов. С другой стороны, аналоговый сигнал принимает любое значение в этом же диапазоне. Поэтому, чтобы обеспечить точное преобразование аналогового сигнала в цифровой, инженер должен выбрать достаточно большое число цифр в диапазоне изменения физической величины.

Дискретные значения в диапазоне изменения цифровой величины называются уровнями квантизации и полностью зависят от числа двоичных разрядов в цифровом слове, используемом для представления значения некоторой величины. Например, если речь идет о 4-разрядном слове для цифрового представления значения, то для этого имеется только 2*-1 = 15 уровней квантизации. В общем случае п-разрядное слово дает всего 2" уров- ней а ходе аналого-цифрового преобразования.

Это означает, что разрешающая способность цифровой системы ограничивается главным образом уровнями квантизации, поскольку отдельное цифровое слово может представлять лишь одно отдельное аналоговое значение. Расширение числа разрядов в слове, используемом в цифровой системе, увеличивает разрешающую способность системы. Однако не следует забывать, что и здесь • существуют определенные ограничения.

Что касается самого преобразования, то здесь рассматривается преобразование аналогового сигнала измерительного устройства в цифровой код, приемлемый, скажем, для микропроцессорной системы. Такие преобразования называются аналого-цифровыми. Большинство аналого-цифровых преобразований базируется на принципе грубого превращения аналогового сигнала в цифровой с последующим преобразованием его вновь в аналоговый (цифро-аналоговое преобразование само по себе является простым) и сравнением полученного зна- чения с первоначальным. Если первоначальное значение больше, чем полученный в ходе двойного преобразования аналоговый сигнал, то цифровое значение увеличивается, если меньше - то уменьшается до тех пор, пока оба значения не сравняются.

Одним из наиболее эффективных и распространенных устройств является аналого-цифровой преобразователь, основанный на принципе последовательного приближения- Его структурная схема показана на рис. 9.12, а. Сигнал от компаратора прикладывается к регистру с управляющей логикой. В выключенном состоянии

9-760 12

регистр устанавливается в О, и поэтому на выходе цифро-аналогового прибора отсутствует напряжение. В этом случае любое аналоговое напряжение на входе компаратора вызывает на его выходе логическую 1.

Вначале тактовые импульсы воздействуют на блок управляющей логики и вызывают изменение младшего

Синхронизация

Аналоговое

входное напряжение о

Цидзродве выходное слабо

Аналоговое

Входное напряжение

О 12 35

Синхрониэируюшие и,иш1

Рис. 9.12. Аналого-цифровой преобразователь последовательного

приближения

разряда регистра на 1, вследствие чего сигнал на bixo-де цифро-аналогового преобразователя увеличивается. Если аналоговое входное напряжение все еще выше напряжения на выходеустройства, то выход компаратора остается в состоянии логической 1. Тогда очередной тактовый импульс блока управления изменяет на 1 следующий разряд регистра и таким образом происходит изменение каждого его разряда.

Когда аналоговое входное напряжение после какого-либо шага аппроксимации станет меньше, чем выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя, управляющий блок устанавливает последний разряд в О прежде, чем произойдет изменение следующего разряда на 1. Выходное напряжение устройства в форме времен-

Аналоговое %

Выходное натровое слово

Рис. 9.13. Параллельный преобразователь аналоговых сигналов

в цифровые

ной диаграммы показано на рис. 9.12,6 для четырехразрядного преобразователя последовательного приближения, изображенного на рис. 9.12, с. Продолжительность преобразования любого входного аналогового сигнала в п-разрядном преобразователе равна длительности п периодов тактовых импульсов.

Одним из наиболее распространенных аналого-цифровых преобразователей является так называемый параллельный (вспышковый) преобразователь (рис. 9.13).