В електрониката сигналите се делят на: аналогови, дискретни и цифрови. Като начало всичко, което усещаме, виждаме, чуваме, в по-голямата си част е аналогов сигнал, а това, което компютърният процесор вижда, е цифров сигнал. Не звучи много ясно, така че нека да разгледаме тези определения и как един тип сигнал се преобразува в друг.

В електрическото представяне аналоговият сигнал, съдейки по името му, е аналог на реална стойност. Например, вие усещате температурата на околната среда постоянно, през целия си живот. Няма почивки. В същото време усещате не само две нива на "горещо" и "студено", но безкраен брой усещания, които описват тази стойност.

За човек „студът“ може да бъде различен, може да бъде есенна прохлада и зимна слана, и леки студове, но не винаги „студът“ е отрицателна температура, точно както „топлината“ не винаги е положителна температура.

От това следва, че аналоговият сигнал има две характеристики:

1. Непрекъснатост във времето.

2. Броят на стойностите на сигнала клони към безкрайност, т.е. аналоговият сигнал не може да бъде точно разделен на части или градуиран чрез разделяне на скалата на определени секции. Методи за измерване - базират се на мерната единица, като тяхната точност зависи само от делението на скалата, колкото по-малко е то, толкова по-точно е измерването.

Дискретни сигналиса сигнали, които са поредица от доклади или измервания на някакво количество. Измерванията на такива сигнали не са непрекъснати, а периодични.

Ще се опитам да обясня. Ако сте инсталирали някъде термометър, той измерва аналогова стойност - това следва от горното. Но вие, всъщност следвайки неговите показания, получавате дискретна информация. Дискретно означава отделно.

Например, събудили сте се и сте разбрали колко градуса има на термометъра, следващия път сте го погледнали на обяд и третият път вечерта. Не знаете колко бързо се е променила температурата, равномерно или с рязък скок, знаете само данните в този момент от време, които сте наблюдавали.

Това е набор от нива, като 1 и 0, високо и ниско, да или не. Дълбочината на отразяване на информацията в цифров вид е ограничена от капацитета на цифровото устройство (логически набор, микроконтролер, процесор и др.) Оказва се, че то е идеално за съхраняване на булеви данни. Като пример можем да дадем следното, за съхраняване на данни от типа "Ден" и "Нощ" е достатъчен 1 бит информация.

малко- това е минималната стойност за представяне на информация в цифров вид, тя може да съхранява само два вида стойности 1 (логическа единица, високо ниво) или 0 (логическа нула, ниско ниво).

В електрониката малко информация се представя като ниво на ниско напрежение (близо до 0) и ниво на високо напрежение (в зависимост от конкретно устройство, често съвпада със захранващото напрежение на даден цифров възел, типичните стойности са 1.7, 3.3. 5V, 15V).

Всички междинни стойности между приетите ниски и високи нива са преходна област и може да нямат конкретна стойност, в зависимост от схемата, както устройството като цяло, така и вътрешната схема на микроконтролера (или всяко друго цифрово устройство) може имат различно ниво на преход, например за 5-tivolt логика, стойностите на напрежението от 0 до 0,8 V могат да се приемат като нула, а от 2 V до 5 V като единица, докато разликата между 0,8 и 2 V е неопределена зона, всъщност с нейна помощ нулата се отделя от единица.

Колкото по-точни и обемни стойности трябва да съхранявате, толкова повече битове имате нужда, нека дадем примерна таблица с цифров дисплей на четири стойности на времето от деня:

Нощ - Утро - Ден - Вечер

За това имаме нужда вече от 2 бита:

В общия случай аналогово-цифровото преобразуване е процес на преобразуване на физическа величина в цифрова стойност. цифрова стойносте набор от 1s и 0s, приети от обработващото устройство.

Такава трансформация е необходима за взаимодействието на цифровите технологии с околната среда.

Тъй като аналоговият електрически сигнал следва формата на входния сигнал, той не може да бъде записан цифрово "както е", защото има безкраен брой стойности. Пример е процесът на запис на звук. В оригиналния си вид изглежда така:

Това е сбор от вълни с различни честоти. Което, когато се разшири по отношение на честотите (за повече подробности, вижте Преобразуванията на Фурие), по един или друг начин, може да се доближи до подобна картина:

Сега се опитайте да представите това като набор като "111100101010100", доста трудно, нали?

Друг пример за необходимостта от преобразуване на аналогова стойност в цифрова е нейното измерване: електронни термометри, волтметри, амперметри и други измервателни уреди взаимодействат с аналогови стойности.

Как става преобразуването?

Първо, разгледайте типична верига за аналогово-цифрово преобразуване и обратно. Ще се върнем към него по-късно.

Всъщност това е сложен процес, който се състои от два основни етапа:

1. Дискретизация на сигнала.

2. Квантуване по ниво.

Дискретизацията на сигнала е дефинирането на интервали от време, в които сигналът се измерва. Колкото по-кратки са тези интервали, толкова по-точно е измерването. Периодът на вземане на проби (T) е продължителността на времето от началото на четенето на данните до края му. Честотата на вземане на проби (f) е реципрочната стойност на:

След прочитане на сигнала, той се обработва и съхранява в паметта.

Оказва се, че за времето, през което се четат и обработват показанията на сигнала, той може да се промени, като по този начин измерената стойност се изкривява. Има такава теорема на Котелников и от нея следва следното правило:

Честотата на семплиране трябва да бъде най-малко 2 пъти честотата на семплирания сигнал.

Това е екранна снимка от Wikipedia с извадка от теоремата.

За да се определи числената стойност, е необходимо квантуване на ниво. Квантът е определен диапазон от измерени стойности, осреднени до определено число.

Тези. сигнали, вариращи от X1 до X2, условно се приравнява към определена стойност на Xy. Това напомня стойността на делене на стрелка измервателен уред. Когато правите показания, често ги сравнявате с най-близкия знак на скалата на инструмента.

Така че с квантуване на ниво, колкото повече кванти, толкова по-точни измервания и повече десетични знаци (стотни, хилядни и т.н.) могат да съдържат.

По-точно, броят на десетичните знаци се определя по-скоро от битовата дълбочина на ADC.

Картината показва процеса на квантуване на сигнала с помощта на един бит информация, както описах по-горе, когато се получи стойност на високо ниво, когато определена граница е надвишена.

Отдясно сигналът е квантован и записан като два бита данни. Както можете да видите, този фрагмент от сигнала вече е разделен на четири стойности. Оказва се, че в резултат на това плавен аналогов сигнал се превръща в цифров "стъпков" сигнал.

Броят на нивата на квантуване се определя по формулата:

Където n е броят битове, N е нивото на квантуване.

Ето пример за сигнал, разделен на повече кванти:

От тук много ясно се вижда, че колкото по-често се вземат стойностите на сигнала (колкото по-висока е честотата на дискретизация), толкова по-точно се измерва.

Тази снимка показва преобразуването на аналогов сигнал в цифрова форма, а отляво на оста y (вертикална ос) е 8-битов цифров запис.

Аналогово-цифрови преобразуватели

ADC или ADC могат да бъдат реализирани като отделно устройство или да бъдат вградени в .

Преди това микроконтролерите, например семейството MCS-51, не съдържаха ADC, за това беше използвана външна микросхема и стана необходимо да се напише подпрограма за обработка на стойностите на външна IC.

Сега те са в повечето съвременни микроконтролери, например AVR AtMEGA328, който е в основата на повечето популярни, той е вграден в самия MK. На Ардуино езикЧетенето на аналогови данни е толкова лесно, колкото използването на командата AnalogRead(). Въпреки че не е в микропроцесора, който е инсталиран в също толкова популярния Raspberry PI, така че не всичко е толкова просто.

Всъщност има голямо числоопции за аналогово-цифрови преобразуватели, всеки от които има своите предимства и недостатъци. Да се ​​описва кое в рамките на тази статия няма много смисъл, тъй като това е голямо количество материал. Нека разгледаме само общата структура на някои от тях.

Най-старият патентован вариант на ADC е "Facsimile Telegraph System" на Paul M. Rainey, САЩ. Патент 1,608,527, подаден на 20 юли 1921 г., издаден на 30 ноември 1926 г. Това е 5-битов ADC с директно преобразуване. От името на патента идват мислите, че използването на това устройство е свързано с предаване на данни чрез телеграф.

Ако говорим за съвременни ADC с директно преобразуване, те имат следната схема:

От това се вижда, че входът е верига, която на изхода си дава сигнал при преминаване на някакъв прагов сигнал. Това е битова дълбочина и квантуване. Който е дори малко силен в схемите, видя този очевиден факт.

Който не е силен, тогава входната верига работи така:

Аналоговият сигнал се подава към входа "+", към всички наведнъж. Изходите с обозначение "-" получават референтно напрежение, което се разлага с помощта на верига от резистори (резистивен делител) на редица референтни напрежения. Например серията за тази верига изглежда като това съотношение:

Uref=(1/16, 3/16, 5/16, 7/16, 9/16, 11/16, 13/16)*Uref

В скоби, разделени със запетаи, е посочено коя част от общото еталонно напрежение Uref се подава към входа на всяко входно напрежение.

Тези. всеки от елементите има два входа, когато входното напрежение е подписано «+» превишава входното напрежение със знака “-”, тогава на изхода му се появява логическа единица. Когато напрежението на положителния (неинвертиращ) вход е по-малко от това на отрицателния (инвертиращ) вход, тогава изходът е нула.

Напрежението се разделя по такъв начин, че входното напрежение се разделя на необходимия брой битове. Когато се достигне входното напрежение, на изхода на съответния елемент се появява сигнал, схемата за обработка извежда „правилния“ сигнал в цифрова форма.

Такъв компаратор е добър за скоростта на обработка на данни, всички елементи на входната верига работят паралелно, основното забавяне на този тип ADC се формира от забавянето на 1 компаратор (те все още работят паралелно) и забавянето на енкодера.

Съществува обаче огромен недостатък на паралелните вериги - това е необходимостта от голям брой компаратори за получаване на ADC с голям капацитет. За да получите например 8 цифри, имате нужда от 2 ^ 8 компаратора, а това е до 256 броя. За десет-битов (в arduino, 10-битов ADC, между другото, но от различен тип), имате нужда от 1024 компаратора. Преценете сами за осъществимостта на такава опция за обработка и къде може да е необходима.

Има и други видове ADC:

последователно приближение;

делта-сигма ADC.

Заключение

Преобразуването на аналогов сигнал в цифров е необходимо за четене на параметри от аналогови сензори. Има отделен тип цифрови сензори, те са или интегрални схеми, например DS18b20 - изходът му вече е цифров сигнал и може да се обработва от всякакви микроконтролери или микропроцесори без нужда от ADC, или аналогов сензор на платката на който вече е поставен преобразувателят му. Всеки тип сензор има своите плюсове и минуси, като устойчивост на шум и грешка при измерване.

Познаването на принципите на трансформация е задължително за всеки, който работи с микроконтролери, защото не всеки дори модерна систематакива преобразуватели са вградени, трябва да използвате външни микросхеми. Например, можем да цитираме такава платка, проектирана специално за конектора Raspberry PI GPIO, с прецизен ADC на ADS1256.

Този тип оборудване е доста трудно да се причисли към определена категория оборудване. Между другото, ето защо разглежданите тук преобразуватели са много трудни за намиране на известни онлайн пазари: не е ясно в коя продуктова категория да търсите - сред устройства за заснемане, сред тунери или сред преобразуватели? В същото време тези устройства са най-близо до категорията преобразуватели, тъй като единствената им задача е да преобразуват един тип сигнал в друг. А как ще бъде възможно да се използват устройствата е чисто личен въпрос и зависи от задачите и уменията на потребителя.

Дизайн и спецификации

Въпросните конвертори се доставят в еднакви блистери и на пръв поглед не се различават един от друг. Само незабележим надпис-обозначение на модела ще ви помогне да разберете кой конвертор е пред вас.

Друго нещо е гърба на опаковката. Тук не е нужно да четете нищо, просто погледнете конекторите, които се виждат под прозрачната опаковка.

Първото устройство, с моделно обозначение ET110, е проектирано да преобразува стандартен компютърен RGB сигнал, идващ през VGA интерфейса (15-пинов конектор, иначе наричан D-sub) в съвременен стандартен цифров сигнал, насочен през HDMI конектор. D-sub видео изходите са налични във видеокарти на персонални компютри, лаптопи и други устройства за генериране на видео сигнал.

Вторият конвертор, ET111, е зает с преобразуването на древния композитен сигнал в цифров, който също се извежда през HDMI порт. Абсолютно всеки видеорекордер, игрова конзола или видеокамера от предишни поколения беше снабден с такива "лалета".

И накрая, третият преобразувател с индекс ET113 (чудя се защо не 112?), както се вижда от неговите конектори, цифровизира YPbPr компонентния сигнал, който преминава през обикновени коаксиални кабели с конектори тип "лале". Такива видео изходи са налични за игрови конзоли, някои видеорекордери и медийни плейъри, дори модерни.

Корпусите на устройствата са изработени от пластмаса и се състоят от две половини, здраво свързани с резета. За да разберем местоположението на тези ключалки, трябваше доста да объркаме корпуса на един от конверторите. И все пак беше възможно да се разглобят устройствата. Техният дизайн се оказа изключително сходен, което не е изненадващо, като се има предвид факта, че основният електронен компоненткойто дигитализира видео е същия производствен чип.

Нашите устройства не са обикновени адаптери със запоени изходи, те са напълно независими устройства, чиято електроника работи според активна верига, тоест изисква мощност. За да направите това, всеки от разглежданите конвертори има още една "опашка" - стандартен USBза свързване към USB порта на телевизора или друго устройство. В екстремни случаи е подходяща и обикновена петволтова батерия, така наречената powerbank, която сега се отглежда в изобилие.

Основен спецификациипреобразувателите са показани в следната таблица:

Тази и друга информация можете да видите на.

Свързване и работа

Отвън и още повече техническо описаниеустройства, става напълно ясно как да свържете преобразуватели. Въпреки това, ето диаграми на типичните приложения на апаратите.

Както можете да видите, във всяка от схемите крайната точка е цифрова телевизияили проектор. Но възниква въпросът: всеки съвременен проектор или телевизор - с най-редките изключения - задължително е оборудван с всички видео входове, както цифрови, така и различни аналогови, включително дори "компютърния" D-sub. От устройствата за показване на информация, лишени от аналогови входове, авторът може да си спомни само някои високоспециализирани монитори, като тези, които са инсталирани на "обувката" на видеокамери или камери. Какво пречи на средния потребител да свърже стар видеорекордер или лаптоп към модерен телевизордиректно, чрез кабелите и адаптерите, доставени с телевизора? По каква причина ще избере да се свърже чрез отделно отделно устройство, което освен това захранва?

пер редовен потребителняма какво да кажем, но с „необичайния“ потребител всичко не е толкова просто. Спецификата на раздела " Цифрово видео”, в който е публикувана тази статия, изисква да запомните устройствата за улавяне. Тук започват истинските трудности: устройствата за заснемане на видео се делят не само на хардуерни или софтуерни, стационарни или преносими. Един от основните отличителни чертина всяко устройство за улавяне е типът сигнал, който това устройство може да получи и преобразува. Намирането на универсално устройство, което има всички необходими входове и поддържа всички възможни видео стандарти, е изключително трудно. Особено сега, когато устройствата за улавяне са оборудвани с един вход. И това, разбира се, е HDMI. По този начин разполагате с едно устройство за улавяне на HDMI сигнал и няколко мултистандартни конвертора, които преобразуват всяко видео в цифров стандарт, потребителят ще може да дигитализира абсолютно всеки източник - VHS касетофон или камера, игрова конзола от предишни поколения, Blu-ray плейър или медиен плейър, лаптоп, стар персонален компютъри така нататък, до апарата за ултразвукова диагностика.

Но достатъчно теория, бих искал да разгледам тези няколко аспекта, които обикновено са възможни за изучаване тук. И първият от тях, най-важният, се отнася до забавянето на обработката и предаването на сигнала. В крайна сметка въпросните преобразуватели могат да се използват като адаптери между игрова конзола и някакво устройство за показване на видео сигнал (телевизор, проектор). И какъв фактор е важен в играта, например в шутър или състезателни и други симулатори? Разбира се, реакцията на играча.

Ние няма да играем, оставяме доволен потребител да играе, но ще изчислим забавянето, което може да е налице по време на предаване на сигнала. Въпросните конвертори работят по активна схема, тук всеки входящ сигнал се подлага на пълна обработка, преобразувайки се в друг стандарт в движение. А това дори теоретично отнема време.

Като начало ще съберем нещо като спонтанен щанд за теста. Нека свържем лаптоп към телевизора, използвайки неговия VGA (D-sub) видео изход, и използваме устройството ET110 като преобразувател на сигнали. Това е по същата схема, която е дадена по-горе в първия пример. В резултат на това лаптопът получи втори екран, който показва същата информация, която се показва на основния дисплей. Сега нека започнем да пускаме специално видео на лаптопа, което има честота 60 кадъра в секунда. Тук във видеото има въртяща се стрелка, която прави едно завъртане в секунда, както и правоъгълник, движещ се по горната скала, който също изминава пътя си за една секунда. Остава да снимаме полученото изпитвателен стенд, а видеозаписът ще се извършва със същата честота от 60 кадъра в секунда. Ето резултата:

В това видео ясно се вижда, че забавянето на сигнала е 7 сектора от 60, тоест около 1/10 от секундата. Дали е много или малко, не знаем. игрови конзолиникога не се е замесвал. Въпреки това, в състезанията, които бяха пуснати на голям екранот същия лаптоп през този конвертор такова забавяне не се усети по никакъв начин. Може би майсторите на онлайн стрелците ще могат да забележат някакъв досаден лаг, но, честно казано, не вярвам в това.

Следващият въпрос, който е и последен в изследването на толкова прости (но в същото време сложни) устройства, е запазването на детайлите при транскодиране на сигнал. Устройството ET111, което дигитализира композитно видео, е безполезно за изучаване в това отношение. Не може да става дума за никакви детайли - този древен стандарт е твърде безмилостен към видеосигнала, в който и пикселът не е квадратен, и съотношението на страните на кадъра е "грешно", овърскънират области, които не се виждат на "тръба". ” телевизори и дори запомнящо се преплитане, което намалява наполовина вертикалните детайли. Възползвайки се от възможността, заснехме няколко ретро VHS касети, като свързахме конвертор ET111 към композитния видео изход на касетофона и подадохме сигнала в устройство за заснемане с един HDMI вход. Качеството (по-точно това, което може да осигури VHS) се оказа доста на ниво, не по-лошо от това при директно гледане от касетофон на телевизор.

Но другите две устройства са доста интересни за изследване от гледна точка на детайлите - наистина ли тези конвертори не мамят със сигнала, не го стискат, например два пъти, обработвайки го и впоследствие го разтягат до Full HD?

Най-лесният начин да проверите това предположение е да възпроизведете специален тестов видео файл и след това да заснемете видео потока. В случая на ET110, лаптопът ще възпроизведе файла и сигналът се извежда през неговия VGA изход, преминава през конвертора и се подава в устройството за заснемане. Във втория случай източникът ще бъде медиен плейър, оборудван с компонентни видео изходи. Тестовият видео файл съдържа много линии с дебелина един пиксел, които са разположени на еднакво разстояние една от друга. Резултатите от заснемането могат да се видят по-долу.

Различната яркост на рамката се обяснява с различния обхват на видео изходите (лаптопът има "компютърен" диапазон на яркост), а различната яснота също е лесно обяснима: помним, че видеосигналът, влизащ в конвертора, преминава през пълна обработка - тук те са, резултатите от тази обработка, на стоп кадри.

заключения

Какви са целите, за които се предполага, че се използват тези евтини устройства, които са пълноценни преобразуватели на аналогов сигнал различни форматив един цифров, поддържан от всички съвременни устройства за показване без изключение? Както вече споменахме, те може да са необходими, ако телевизорът няма необходимия вход. Или дори в такива банални ситуации като липсата на необходимите адаптери (един от телевизорите на автора беше получен в ограничена конфигурация, в резултат на което всичките му аналогови входове не бяха налични поради липсата на специални маркови адаптери).

Но все пак вариантът за улавяне на видеосигнал с различни стандарти изглежда по-убедителен. И дори за предпочитане, като се има предвид значителната цена на различни устройства за улавяне. Разбира се, идеален изход, който ще задоволи всеки, ще бъде преобразувател на сигнали, подобен на един от разглежданите, само с три типа входни конектори наведнъж - VGA, композитен и компонентен. Но подобно решение, очевидно, изобщо не е включено в плановете на търговците.

Аналогово-цифрови преобразуватели (ADC)са устройства, предназначени за преобразуване на аналогови сигнали в цифрови. За такова преобразуване е необходимо аналоговият сигнал да се квантува, т.е. да се ограничат моментните стойности на аналоговия сигнал до определени нива, наречени нива на квантуване.

Идеалната характеристика на квантуване има формата, показана на фиг. 3.92.

Квантуването е закръгляването на аналогова стойност до най-близкото ниво на квантуване, т.е. максималната грешка на квантуване е ±0,5h (h е стъпката на квантуване).

Основните характеристики на ADC включват броя на битовете, времето за преобразуване, нелинейността и т.н. Броят на битовете е броят битове на кода, свързан с аналоговата стойност, която ADC може да произведе. Често хората говорят за разделителната способност на ADC, която се определя от реципрочната стойност на максималния брой кодови комбинации на изхода на ADC. По този начин, 10-битов ADC има разделителна способност (2 10 = 1024) -1, т.е. със скала на ADC, съответстваща на 10 V, абсолютната стойност на стъпката на квантуване не надвишава 10 mV. Време на трансформация t p - интервал от време от момента дадено изменениесигнал на входа на АЦП, докато на изхода му не се появи съответният стабилен код.

Типичните методи за преобразуване са както следва: паралелно преобразуване на аналогова стойност и серийно преобразуване.

АЦП с паралелно преобразуване на входния аналогов сигнал

Паралелният метод сравнява входното напрежение с n референтни напрежения едновременно и определя между кои две референтни напрежения се намира. В този случай резултатът се получава бързо, но схемата се оказва доста сложна.

Принципът на работа на ADC (фиг. 3.93)

С U in = 0, тъй като за всички OS разликата в напрежението (U + - U -)< 0 (U + , U − - напряжения относительно общей точки соответственно неинвертирующего и инвертирующего входа), напряжения на выходе всех ОУ равны −Е пит а на выходах кодирующего преобразователя (КП) Z 0 , Z 1 , Z 2 устанавливаются нули. Если U вх >0.5U, но по-малко от 3 / 2U, само за долния оп-усилвател (U + - U -) > 0 и само на изхода му се появява напрежението + E pit, което води до появата на следните сигнали при изходите на CP: Z 0 \u003d 1, Z 2 \u003d Z l \u003d 0. Ако U in> 3 / 2U, но по-малко от 5 / 2U, тогава на изхода на двата се появява напрежение + E pit по-ниски оп-усилватели, което води до появата на код 010 на изходите на CP и др.

Гледайте интересен видеоклип за работата на ADC:

ADC със серийно преобразуване на входния сигнал

Това е ADC с последователно броене, който се нарича проследяващ ADC (фиг. 3.94).
АЦП от този тип използва ЦАП и брояч нагоре/надолу, сигналът от който осигурява промяна на напрежението на изхода на ЦАП. Настройката на схемата е такава, че да се осигури приблизително равенство на напреженията на входа Uin и на изхода на DAC −U. Ако входното напрежение U вх повече напрежение U на изхода на ЦАП, тогава броячът се превключва в режим на директно броене и кодът на изхода му се увеличава, осигурявайки увеличение на напрежението на изхода на ЦАП. В момента на равенство на U in и U, броенето спира и кодът, съответстващ на входното напрежение, се премахва от изхода на брояча нагоре/надолу.

Методът на последователно преобразуване се прилага и в ADC време-импулсно преобразуване (ADC с линейно променящ се генератор на напрежение (CLAY)).

Принципът на действие на разглеждания АЦП фиг. 3.95) се основава на преброяване на броя на импулсите в интервала от време, през който линейно променящото се напрежение (LIN), нарастващо от нулева стойност, достига нивото на входното напрежение U input. Използват се следните обозначения: SS - схема за сравнение, GI - генератор на импулси, Cl - електронен ключ, Сч - брояч на импулси.

Времевата точка t 1, отбелязана във времедиаграмата, съответства на началото на измерването на входното напрежение, а времевата точка t 2 съответства на равенството на входното напрежение и напрежението CLAY. Грешката на измерване се определя от стъпката на квантуване на времето. Бутонът Kl свързва импулсния генератор с брояча от момента, в който започне измерването до момента, в който U in и U глините са равни. Чрез U SC се обозначава напрежението на входа на брояча.

Изходният код на брояча е пропорционален на входното напрежение. Един от недостатъците на тази схема е ниската скорост.

ADC с двойна интеграция

Такъв ADC реализира метода на последователно преобразуване на входния сигнал (фиг. 3.96). Използват се следните обозначения: CS - система за управление, GI - импулсен генератор, Sch - импулсен брояч. Принципът на работа на ADC е да се определи съотношението на два интервала от време, по време на един от които входното напрежение U се интегрира от интегратор, базиран на операционния усилвател (напрежението U и на изхода на интегратора се променя от нула до максималната стойност по абсолютна стойност), а по време на следващата - интегриране на еталонното напрежение U op (U и варира от максималната стойност по абсолютна стойност до нула) (фиг. 3.97).

Нека времето за интегриране на входния сигнал t 1 е постоянно, тогава колкото по-дълъг е вторият интервал от време t 2 (интервалът от време, през който се интегрира референтното напрежение), толкова по-голямо е входното напрежение. Ключът KZ е предназначен да настрои интегратора в първоначално нулево състояние. В първия от посочените времеви интервали ключът K 1 е затворен, ключът K 2 е отворен, а във втория, времеви интервал, състоянието им е обърнато спрямо зададеното. Едновременно със затварянето на ключа K 2, импулсите от генератора на импулси GI започват да преминават през управляващата верига на системата за управление към брояча SC.

Пристигането на тези импулси завършва, когато напрежението на изхода на интегратора стане равно на нула.

Напрежението на изхода на интегратора след изтичане на времевия интервал t 1 се определя от израза

U и (t 1) = − (1/RC) t1 ∫ 0 U в dt= − (U в t 1) / (RC)

Използвайки подобен израз за времевия интервал t 2 , получаваме

t 2 \u003d - (R C / U op) U и (t 1)

Замествайки тук израза за U и (t 1), получаваме t 2 \u003d (U in / U op) t 1, откъдето U in \u003d U oa t 2 / t 1

Кодът на изхода на брояча определя стойността на входното напрежение.

Едно от основните предимства на ADC от този тип е високата устойчивост на шум. Случайните скокове на входното напрежение, които се случват за кратко време, нямат почти никакъв ефект върху грешката на преобразуване. Недостатъкът на ADC е ниската му скорост.

Най-често срещаните са ADC от серията микросхеми 572, 1107, 1138 и др. (Таблица 3.3)
Таблицата показва, че ADC за паралелно преобразуване има най-добра производителност, а ADC за серийно преобразуване е с най-лоша.

Предлагаме ви да гледате още един достоен видеоклип за работата и устройството на ADC:

Днес ще говорим за това как бързо и точно да дигитализирате стари видеокасети с помощта на компютър, видеокамера или друго оборудване „направи си сам“ у дома. Ще разгледаме и прости техники за самодигитализиране на аудио и видео записи или как да конвертирате аналогов сигнал в цифров

През изминалия период се натрупаха собственици на видео системи голяма сумаархиви. Разбира се, ако говорим за филми или телевизионни предавания, те могат да бъдат намерени на реални медии, но не всичко може да бъде намерено. Поради тази причина много хора продължават да пазят стар видеоплейър, който се използва за гледане на "редкости на касети".

Магнитната лента, за съжаление, е краткотрайна: остарява, магнитният слой се срутва с течение на времето, записът първо губи качеството си и след това изобщо не е подходящ за гледане. Ако не отдадете необходимото значение на това, един ден ще се окаже, че уникалната сватбена церемония, заснета на касета и грижливо съхранена на определеното място, за да бъде гледана с трепет на следващата годишнина от собствената ви сватба, е безнадеждно разглезен

Докато видеорекордерите бавно излизат от употреба, отстъпвайки място на DVD и Blu-ray плейъри, искате да можете да гледате домашни видеоклипове с плейър.

Освен това има мнение, че филмовите касети не могат да съхраняват видео без загуба за дълго време, с течение на времето качеството на записа неизбежно започва да се влошава. Всеки дублаж също влошава качеството на аналоговото видео. Но филм, който е бил цифровизиран, може да бъде пренаписан много пъти без загуба на качество.