V elektronice se signály dělí na: analogové, diskrétní a digitální. Začněme tím, že vše, co cítíme, vidíme, slyšíme, je z větší části analogový signál a to, co počítačový procesor vidí, je digitální signál. Nezní to příliš jasně, takže se pojďme zabývat těmito definicemi a tím, jak se jeden typ signálu převádí na jiný.

V elektrické reprezentaci je analogový signál, soudě podle jeho názvu, analogem skutečné hodnoty. Například teplotu prostředí cítíte neustále, po celý život. Nejsou žádné přestávky. Cítíte přitom nejen dvě úrovně „horka“ a „chladu“, ale nekonečné množství vjemů, které tuto hodnotu popisují.

Pro člověka může být „chlad“ jiný, může to být podzimní chlad a zimní mráz a lehké mrazy, ale ne vždy „chlad“ je záporná teplota, stejně jako „teplo“ není vždy kladná teplota.

Z toho vyplývá, že analogový signál má dvě vlastnosti:

1. Kontinuita v čase.

2. Počet hodnot signálu má tendenci k nekonečnu, tzn. analogový signál nelze přesně rozdělit na části nebo odstupňovat rozdělením stupnice na určité části. Metody měření – vychází z měrné jednotky a jejich přesnost závisí pouze na dílku stupnice, čím je menší, tím je měření přesnější.

Diskrétní signály jsou signály, které jsou sledem zpráv nebo měření nějaké veličiny. Měření takových signálů není kontinuální, ale periodické.

Pokusím se vysvětlit. Pokud jste někde nainstalovali teploměr, měří analogovou hodnotu - to vyplývá z výše uvedeného. Ale vy, po jeho svědectví, dostáváte diskrétní informace. Diskrétní znamená oddělený.

Například jste se probudili a zjistili, kolik stupňů je na teploměru, příště jste se na něj podívali v poledne a potřetí večer. Nevíte, jak rychle se teplota měnila, stejnoměrně nebo v prudkém skoku, znáte pouze údaje v tom okamžiku, které jste pozorovali.

Je to sada úrovní, jako 1 a 0, vysoká a nízká, ano nebo ne. Hloubka odrazu informace v digitální podobě je omezena kapacitou digitálního zařízení (logická sada, mikrokontrolér, procesor atd.) Ukazuje se, že je ideální pro ukládání booleovských dat. Jako příklad můžeme uvést následující, pro uložení dat typu „Den“ a „Noc“ stačí 1 bit informace.

Bit- toto je minimální hodnota pro reprezentaci informace v digitální podobě, může ukládat pouze dva typy hodnot 1 (logická jednička, vysoká úroveň) nebo 0 (logická nula, nízká úroveň).

V elektronice je část informace reprezentována jako úroveň nízkého napětí (blízká 0) a úroveň vysokého napětí (v závislosti na konkrétní zařízení, často se shoduje s napájecím napětím daného digitálního uzlu, typické hodnoty jsou 1,7, 3,3. 5V, 15V).

Všechny střední hodnoty mezi přijatelnou nízkou a vysokou úrovní jsou přechodovou oblastí a nemusí mít konkrétní hodnotu, v závislosti na obvodu, jak zařízení jako celku, tak vnitřní obvod mikrokontroléru (nebo jakéhokoli jiného digitálního zařízení) může mají jinou úroveň přechodu, například pro 5-tivoltovou logiku lze hodnoty napětí od 0 do 0,8V považovat za nulu a od 2V do 5V za jedničku, přičemž mezera mezi 0,8 a 2V je neurčitá zóna se ve skutečnosti s její pomocí odděluje nula od jedničky.

Čím přesnější a prostornější hodnoty musíte uložit, tím více bitů potřebujete, uveďme příklad tabulky s digitálním zobrazením čtyř hodnot denní doby:

Noc - Ráno - Den - Večer

K tomu potřebujeme již 2 bity:

V obecném případě je analogově-digitální převod proces převodu fyzické veličiny na digitální hodnotu. digitální hodnota je množina 1s a 0s akceptovaná zpracovatelským zařízením.

Taková transformace je nezbytná pro interakci digitální technologie s prostředím.

Protože analogový elektrický signál sleduje tvar vstupního signálu, nelze jej zapsat digitálně „tak, jak je“, protože má nekonečný počet hodnot. Příkladem je proces nahrávání zvuku. V původní podobě vypadá takto:

Je to součet vln s různými frekvencemi. Což, když se rozšíří z hlediska frekvencí (více podrobností, viz Fourierovy transformace), tak či onak, lze přiblížit podobnému obrázku:

Zkuste to nyní znázornit jako množinu jako "111100101010100", docela obtížné, že?

Dalším příkladem potřeby převodu analogové hodnoty na digitální je její měření: elektronické teploměry voltmetry, ampérmetry a další měřicí přístroje interagují s analogovými hodnotami.

Jak probíhá konverze?

Nejprve se podívejte na typický analogově-digitální převodní obvod a naopak. Vrátíme se k tomu později.

Ve skutečnosti se jedná o složitý proces, který se skládá ze dvou hlavních fází:

1. Diskretizace signálu.

2. Kvantování podle úrovně.

Diskretizace signálu je definice časových intervalů, ve kterých je signál měřen. Čím kratší jsou tyto intervaly, tím je měření přesnější. Vzorkovací perioda (T) je doba od začátku čtení dat do konce. Vzorkovací frekvence (f) je převrácená:

Po přečtení je signál zpracován a uložen do paměti.

Ukazuje se, že během doby, kdy jsou naměřené hodnoty signálu čteny a zpracovávány, se může změnit, a tím je naměřená hodnota zkreslena. Existuje taková Kotelnikovova věta a z ní vyplývá následující pravidlo:

Vzorkovací frekvence musí být alespoň 2násobkem frekvence vzorkovaného signálu.

Toto je snímek obrazovky z Wikipedie s výňatkem z věty.

K určení číselné hodnoty je nezbytná kvantizace úrovně. Kvantum je určitý rozsah naměřených hodnot, zprůměrovaný na určité číslo.

Tito. signálů v rozsahu od X1 do X2 se konvenčně rovná určité hodnotě Xy. To připomíná hodnotu dělení šipky měřicí přístroj. Když odečítáte, často je porovnáváte s nejbližší značkou na stupnici přístroje.

Takže při kvantování úrovní platí, že čím více kvant, tím přesnější měření a více desetinných míst (setin, tisícin atd.) mohou obsahovat.

Přesněji řečeno, počet desetinných míst je spíše určen bitovou hloubkou ADC.

Obrázek ukazuje proces kvantování signálu pomocí jednoho bitu informace, jak jsem popsal výše, při příjmu vysoké hodnoty při překročení určité hranice.

Vpravo je signál kvantován a zaznamenán jako dva bity dat. Jak vidíte, tento fragment signálu je již rozdělen do čtyř hodnot. Ukazuje se, že v důsledku toho se hladký analogový signál změnil na digitální „krokový“ signál.

Počet úrovní kvantizace je určen vzorcem:

Kde n je počet bitů, N je kvantizační úroveň.

Zde je příklad signálu rozděleného do více kvant:

Odtud je velmi jasně vidět, že čím častěji jsou hodnoty signálu odebírány (čím vyšší je vzorkovací frekvence), tím přesněji je měřen.

Tento obrázek ukazuje převod analogového signálu do digitální podoby a nalevo od osy y (svislé osy) je 8bitový digitální záznam.

Analogové na digitální převodníky

ADC nebo ADC mohou být implementovány jako samostatné zařízení nebo mohou být zabudovány do .

Dříve mikrokontroléry, například rodina MCS-51, neobsahovaly ADC, k tomu byl použit externí mikroobvod a bylo nutné napsat podprogram pro zpracování hodnot externího IC.

Nyní jsou ve většině moderních mikrokontrolérů, například AVR AtMEGA328, který je základem těch nejoblíbenějších, je zabudován do samotného MK. Na jazyk ArduinoČtení analogových dat je stejně snadné jako použití příkazu AnalogRead(). Sice to není v mikroprocesoru, který je osazený v neméně oblíbeném Raspberry PI, takže není vše tak jednoduché.

Ve skutečnosti existuje velké číslo možnosti pro analogově-digitální převodníky, z nichž každý má své výhody a nevýhody. Popisovat, co v mezích tohoto článku nedává moc smysl, protože se jedná o velké množství materiálu. Uvažujme pouze obecnou strukturu některých z nich.

Nejstarší patentovanou variantou ADC je "Facsimile Telegraph System" Paula M. Raineyho, U.S. Patent 1 608 527, podaný 20. července 1921, vydán 30. listopadu 1926. Toto je 5bitový ADC s přímou konverzí. Z názvu patentu vycházejí myšlenky, že použití tohoto zařízení bylo spojeno s přenosem dat telegrafem.

Pokud mluvíme o moderních ADC s přímou konverzí, mají následující schéma:

Z toho je vidět, že vstup je řetězec, který na svém výstupu dává signál při překročení nějakého prahového signálu. Toto je bitová hloubka a kvantizace. Kdo je jen trochu silný v obvodech, viděl tento zjevný fakt.

Kdo není silný, pak vstupní obvod funguje takto:

Analogový signál je přiváděn na vstup „+“, do všech najednou. Výstupy s označením „-“ přijímají referenční napětí, které je pomocí řetězce odporů (odporového děliče) rozloženo na řadu referenčních napětí. Například řada pro tento řetězec vypadá takto:

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

V závorkách oddělených čárkami je uvedeno, která část celkového referenčního napětí Uref je přiváděna na vstup každého vstupního napětí.

Tito. každý z prvků má dva vstupy, kdy je vstupní napětí znaménko «+» překročí vstupní napětí se znaménkem „-“, pak se na jeho výstupu objeví logická jednotka. Když je napětí na kladném (neinvertujícím) vstupu menší než na záporném (invertujícím) vstupu, je výstup nulový.

Napětí je rozděleno tak, že vstupní napětí je rozděleno na požadovaný počet bitů. Po dosažení vstupního napětí se na výstupu příslušného prvku objeví signál, obvod zpracování vydá „správný“ signál v digitální podobě.

Takový komparátor je dobrý pro rychlost zpracování dat, všechny prvky vstupního obvodu pracují paralelně, hlavní zpoždění tohoto typu ADC je tvořeno zpožděním 1 komparátoru (stále pracují paralelně) a zpožděním kodéru.

Je zde však obrovská nevýhoda paralelních obvodů – tím je potřeba velkého množství komparátorů pro získání velkokapacitního ADC. Chcete-li získat například 8 číslic, potřebujete 2 ^ 8 komparátorů, což je až 256 kusů. Pro desetibitový (v arduinu mimochodem 10bitový ADC, ale jiného typu) potřebujete 1024 komparátorů. Posuďte sami o proveditelnosti takové možnosti zpracování a kde může být potřeba.

Existují další typy ADC:

postupná aproximace;

delta-sigma ADC.

Závěr

Převod analogového signálu na digitální je nutný pro čtení parametrů z analogových snímačů. Existuje samostatný typ digitálních snímačů, jsou to buď integrované obvody, například DS18b20 - jeho výstup je již digitální signál a mohou jej zpracovávat libovolné mikrokontroléry nebo mikroprocesory bez potřeby ADC, nebo analogový snímač na desce na kterém je již umístěn vlastní převodník. Každý typ senzoru má své klady a zápory, jako je odolnost proti rušení a chyba měření.

Znalost principů transformace je povinná pro každého, kdo pracuje s mikrokontroléry, protože ne každý dokonce moderní systém takové měniče jsou zabudovány, musíte použít externí mikroobvody. Pro příklad můžeme uvést takovou desku, navrženou speciálně pro Raspberry PI GPIO konektor, s přesným ADC na ADS1256.

Tento typ zařízení je poměrně obtížné přiřadit nějaké konkrétní kategorii zařízení. Mimochodem, to je důvod, proč je zde uvažované konvertory velmi obtížné najít na známých online trzích: není jasné, ve které kategorii produktů hledat - mezi snímacími zařízeními, mezi tunery nebo mezi konvertory? Zároveň jsou tato zařízení nejblíže kategorii převodníků, protože jejich jediným úkolem je převádět jeden typ signálu na druhý. A jak bude možné zařízení používat, je čistě osobní záležitostí a závisí na úkolech a dovednostech uživatele.

Design a specifikace

Dotyčné převodníky jsou dodávány ve stejných blistrech a na první pohled se od sebe neliší. Jen nenápadný nápis-označení modelu vám pomůže zjistit, který převodník je před vámi.

Další věcí je zadní strana obalu. Zde nemusíte nic číst, stačí se podívat na konektory, které jsou vidět pod průhledným obalem.

První zařízení s modelovým označením ET110 je navrženo tak, aby převádělo standardní počítačový RGB signál přicházející přes VGA rozhraní (15pinový konektor, jinak nazývaný D-sub) na dnešní standardní digitální signál vedený přes HDMI konektor. Video výstupy D-sub jsou k dispozici na grafických kartách osobních počítačů, notebooků a dalších zařízení pro generování videosignálu.

Druhý převodník, ET111, je zaneprázdněn převáděním starého kompozitního signálu na digitální, který je rovněž vysílán přes HDMI port. S takovými „tulipány“ byl dodáván naprosto každý videorekordér, herní konzole nebo videokamera předchozích generací.

Konečně třetí převodník s indexem ET113 (zajímalo by mě, proč ne 112?), jak je patrné z jeho konektorů, digitalizuje komponentní signál YPbPr, který prochází běžnými koaxiálními kabely s "tulipánovými" konektory. Takové video výstupy jsou dostupné pro herní konzole, některé videorekordéry a přehrávače médií, dokonce i ty moderní.

Pouzdra přístrojů jsou vyrobena z plastu a skládají se ze dvou polovin, pevně spojených západkami. Abychom zjistili umístění těchto západek, museli jsme pěkně mandlovat pouzdro jednoho z převodníků. A přesto bylo možné přístroje rozebrat. Jejich design se ukázal být extrémně podobný, což není překvapivé, vzhledem k tomu, že hlavní Elektronická součástka který digitalizuje video, je stejný produkční čip.

Naše zařízení nejsou běžné adaptéry s pájenými průchozími výstupy, jsou to zcela nezávislá zařízení, jejichž elektronika pracuje podle aktivní okruh, to znamená, že vyžaduje napájení. K tomu má každý z uvažovaných měničů ještě jeden „ocas“ - standardní USB pro připojení k USB portu televizoru nebo jiného zařízení. V extrémních případech se hodí i obyčejná pětivoltová baterie, tzv. powerbanka, kterých se dnes hojně pěstuje.

Hlavní Specifikace převodníky jsou uvedeny v následující tabulce:

Tyto a další informace naleznete na.

Připojení a provoz

Zvenčí a ještě víc technický popis zařízení, je zcela jasné, jak připojit převodníky. Nicméně zde jsou schémata typických aplikací přístrojů.

Jak vidíte, v každém ze schémat je konečný bod digitální televize nebo projektor. Nabízí se však otázka: každý moderní projektor nebo televizor - až na ty nejvzácnější výjimky - je nutně vybaven všemi video vstupy, digitálními i různými analogovými, včetně "počítačového" D-sub. Z informačních zobrazovacích zařízení bez analogových vstupů si autor pamatuje pouze některé vysoce specializované monitory, jako jsou ty, které jsou instalovány na „botě“ videokamer nebo fotoaparátů. Co běžnému uživateli brání v připojení starého videorekordéru nebo notebooku moderní TV přímo, prostřednictvím kabelů a adaptérů dodávaných s televizorem? Z jakého důvodu zvolí připojení přes samostatné samostatné zařízení, které navíc napájí?

Za běžného uživatele nemáme co říct, ale s „neobvyklým“ uživatelem není všechno tak jednoduché. Specifika sekce " Digitální video“, ve které je tento článek publikován, vyžaduje, abyste si pamatovali na snímací zařízení. Zde začínají skutečné potíže: zařízení pro záznam videa se nedělí pouze na hardwarové nebo softwarové, stacionární nebo přenosné. Jeden z hlavních charakteristické rysy jakéhokoli snímacího zařízení je typ signálu, který je toto zařízení schopno přijímat a převádět. Najít univerzální zařízení, které má všechny potřebné vstupy a podporuje všechny možné video standardy, je extrémně složité. Zvláště nyní, kdy jsou snímací zařízení vybavena jediným vstupem. A tím je samozřejmě HDMI. Tedy mít jedno zařízení pro zachycení signálu HDMI a několik multistandardních konvertorů, které převádějí jakékoli video do digitální standard, uživatel bude moci digitalizovat naprosto jakýkoli zdroj - VHS magnetofon nebo kameru, herní konzole předchozích generací, Blu-ray přehrávač nebo přehrávač médií, notebook, starý osobní počítač a tak dále, až po ultrazvukový diagnostický přístroj.

Ale dost teorie, rád bych zvážil těch pár aspektů, které je zde obecně možné studovat. A první z nich, nejdůležitější, se týká zpoždění při zpracování a přenosu signálu. Koneckonců, dotyčné převodníky lze použít jako adaptéry mezi herní konzolí a nějakým zařízením pro zobrazování videosignálu (televizor, projektor). A jaký faktor je ve hře důležitý například ve střílečce nebo závodních a jiných simulátorech? Samozřejmostí je reakce hráče.

Nebudeme hrát, necháme hrát spokojeného spotřebitele, ale spočítáme zpoždění, které může být přítomno při přenosu signálu. Dotyčné převodníky pracují podle aktivního schématu, zde každý příchozí signál prochází úplným zpracováním a za běhu se převádí na jiný standard. A to i teoreticky vyžaduje čas.

Pro začátek si sestavíme jakýsi spontánní stojan na zkoušku. Připojme notebook k televizoru pomocí jeho video výstupu VGA (D-sub) a jako převodník signálu použijte zařízení ET110. Je to podle stejného schématu, které je uvedeno výše v prvním příkladu. Výsledkem je, že notebook obdržel druhou obrazovku, která zobrazuje stejné informace, jaké se zobrazují na hlavním displeji. Nyní začněme přehrávat speciální video na notebooku, které má frekvenci 60 snímků za sekundu. Zde na videu je otočná šipka, která udělá jednu otáčku za sekundu, a také obdélník pohybující se po horní stupnici, který také uběhne za jednu sekundu. Zbývá natočit výsledek zkušební stojan a nahrávání videa bude probíhat se stejnou frekvencí 60 snímků za sekundu. Zde je výsledek:

Na tomto videu je jasně vidět, že zpoždění signálu je 7 sektorů ze 60, tedy asi 1/10 sekundy. Jestli je to hodně nebo málo, nevíme. herní konzole nikdy se nezapojil. Nicméně v závodech, které se běžely velká obrazovka ze stejného notebooku přes tento převodník takové zpoždění nebylo nijak cítit. Možná si mistři online stříleček budou moci všimnout nějakého nepříjemného zpoždění, ale upřímně tomu moc nevěřím.

Další otázkou, která je také závěrečnou při studiu takto jednoduchých (ale zároveň složitých) zařízení, je zachování detailů při překódování signálu. Zařízení ET111, které digitalizuje kompozitní video, je v tomto ohledu zbytečné studovat. O žádných detailech nemůže být řeč – tento prastarý standard je příliš nemilosrdný k videosignálu, ve kterém není jak pixel čtvercový, tak poměr stran snímku je „špatný“, přeskenované oblasti, které nejsou na „trubce“ viditelné. ” televizory, a dokonce i nezapomenutelné prokládání, které snižuje vertikální detaily na polovinu. Využili jsme příležitosti a zachytili jsme některé staré kazety VHS připojením konvertoru ET111 ke kompozitnímu video výstupu magnetofonu a předáním signálu do snímacího zařízení s jediným vstupem HDMI. Kvalita (přesněji to, co dokáže poskytnout VHS) dopadla celkem na úrovni, o nic horší než při přímém sledování z magnetofonu na TV.

Další dvě zařízení jsou ale z hlediska detailu docela zajímavá ke studiu - opravdu tyto převodníky se signálem nešidí, nekomprimují ho třeba dvakrát, zpracují a následně neroztáhnou na Full HD?

Nejjednodušší způsob, jak ověřit tento předpoklad, je přehrát speciální testovací video soubor a poté zachytit video stream. V případě ET110 přenosný počítač přehraje soubor a signál je vyveden přes jeho výstup VGA, prochází převodníkem a přiváděn do snímacího zařízení. V druhém případě bude zdrojem přehrávač médií vybavený komponentními video výstupy. Testovací video soubor obsahuje mnoho řádků o tloušťce jednoho pixelu, které jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe. Výsledky zachycení můžete vidět níže.

Rozdílný jas snímku je vysvětlen rozdílným rozsahem video výstupů (notebook má „počítačový“ rozsah jasu) a rozdílná jasnost je také snadno vysvětlitelná: pamatujeme si, že video signál vstupující do převodníku prochází úplným zpracováním – zde jsou jsou výsledky tohoto zpracování na zmrazených snímcích.

závěry

K jakým účelům mají být tato levná zařízení, která jsou plnohodnotnými převodníky analogového signálu, používána různé formáty do jednoho digitálního, podporovaného všemi moderními zobrazovacími zařízeními bez výjimky? Jak již bylo zmíněno, mohou být vyžadovány, pokud televizor nemá požadovaný vstup. Nebo dokonce v tak banálních situacích, jako je nedostatek potřebných adaptérů (jeden z autorových televizorů byl přijat v omezené konfiguraci, v důsledku čehož byly všechny jeho analogové vstupy nedostupné kvůli nedostatku speciálních značkových adaptérů).

Ale přesto se možnost zachytit video signál, který má různé standardy, zdá být přesvědčivější. A ještě výhodnější vzhledem ke značným nákladům na různá snímací zařízení. Ideálním výstupem, který bude vyhovovat všem, by byl samozřejmě převodník signálu podobný tomu z uvažovaných, který má pouze tři typy vstupních konektorů najednou - VGA, kompozitní a komponentní. Takové rozhodnutí však zjevně není vůbec zahrnuto v plánech obchodníků.

Analogově digitální převodníky (ADC) jsou zařízení určená k převodu analogových signálů na digitální. Pro takový převod je nutné kvantovat analogový signál, tj. omezit okamžité hodnoty analogového signálu na určité úrovně, nazývané kvantizační úrovně.

Ideální kvantizační charakteristika má tvar znázorněný na Obr. 3,92.

Kvantování je zaokrouhlení analogové hodnoty na nejbližší kvantizační úroveň, tj. maximální kvantizační chyba je ±0,5h (h je kvantizační krok).

Mezi hlavní charakteristiky ADC patří počet bitů, doba převodu, nelinearita atd. Počet bitů je počet bitů kódu spojeného s analogovou hodnotou, kterou může ADC vytvořit. Často se mluví o rozlišení ADC, které je určeno převrácenou hodnotou maximálního počtu kombinací kódů na výstupu ADC. 10bitový ADC má tedy rozlišení (2 10 = 1024) −1, tj. se stupnicí ADC odpovídající 10 V nepřesahuje absolutní hodnota kvantizačního kroku 10 mV. Doba transformace t p - časový interval od okamžiku daná změna signál na vstupu ADC, dokud se na jeho výstupu neobjeví odpovídající stabilní kód.

Typické metody převodu jsou následující: paralelní převod analogových hodnot a sériový převod.

ADC s paralelní konverzí vstupního analogového signálu

Paralelní metoda porovnává vstupní napětí s n referenčními napětími současně a určuje, mezi kterými dvěma referenčními napětími leží. V tomto případě je výsledek dosažen rychle, ale schéma se ukazuje jako poměrně komplikované.

Princip činnosti ADC (obr. 3.93)

S U in = 0, protože pro všechny OS je rozdíl napětí (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, ale méně než 3 / 2U, pouze pro spodní operační zesilovač (U + - U -) > 0 a pouze na jeho výstupu se objeví napětí + E pit, což vede k výskytu následujících signálů při výstupy CP: Z 0 \u003d 1, Z 2 \u003d Zl \u003d 0. Pokud U je > 3 / 2U, ale méně než 5 / 2U, pak se na výstupu obou objeví napětí + E pit nižší operační zesilovače, což vede k výskytu kódu 010 na výstupech CP atd.

Podívejte se na zajímavé video o práci ADC:

ADC s převodem sériového vstupního signálu

Jedná se o sekvenční počítací ADC, které se nazývá sledovací ADC (obr. 3.94).
ADC tohoto typu využívá DAC a up/down counter, jehož signál zajišťuje změnu napětí na výstupu DAC. Nastavení obvodu je takové, aby byla zajištěna přibližná rovnost napětí na vstupu Uin a na výstupu DAC −U. Pokud je vstupní napětí U in více napětí U na výstupu DAC, pak se čítač přepne do režimu přímého počítání a kód na jeho výstupu se zvýší, což zajistí zvýšení napětí na výstupu DAC. V okamžiku rovnosti U in a U se počítání zastaví a kód odpovídající vstupnímu napětí je odstraněn z výstupu up/down čítače.

Metoda sekvenční konverze je také implementována v ADC čas - pulzní konverze (ADC s lineárně se měnícím generátorem napětí (CLAY)).

Princip činnosti uvažovaného ADC Obr. 3.95) je založen na počítání počtu impulsů v časovém intervalu, během kterého lineárně se měnící napětí (LIN), rostoucí od nulová hodnota, dosáhne úrovně vstupního napětí U vstupu. Používají se tato označení: SS - porovnávací obvod, GI - generátor impulzů, Cl - elektronický klíč, Сч - počítadlo pulzů.

Časový bod t 1 vyznačený v časovém diagramu odpovídá začátku měření vstupního napětí a časový bod t 2 odpovídá rovnosti vstupního napětí a napětí CLAY. Chyba měření je určena krokem kvantizace času. Tlačítko Kl spojuje generátor impulsů s čítačem od okamžiku zahájení měření až do okamžiku, kdy jsou jíly U in a U stejné. Prostřednictvím U SC označuje napětí na vstupu čítače.

Výstupní kód čítače je úměrný vstupnímu napětí. Jednou z nevýhod tohoto schématu je nízká rychlost.

ADC s dvojitou integrací

Takový ADC implementuje metodu sekvenční konverze vstupního signálu (obr. 3.96). Používají se tato označení: CS - řídicí systém, GI - generátor impulzů, Sch - čítač impulzů. Princip činnosti ADC spočívá v určení poměru dvou časových intervalů, během jednoho z nich je vstupní napětí U integrováno integrátorem na bázi operačního zesilovače (napětí U a na výstupu integrátoru se mění z nuly na maximální hodnota v absolutní hodnotě), a při další - integraci referenčního napětí U op (U a mění se od maximální hodnoty v absolutní hodnotě po nulu) (obr. 3.97).

Nechť je integrační čas vstupního signálu t 1 konstantní, pak čím delší je druhý časový interval t 2 (časový interval, během kterého je integrováno referenční napětí), tím větší je vstupní napětí. Klíč KZ je určen k nastavení integrátoru do výchozího nulového stavu. V prvním ze zadaných časových intervalů je klíč K 1 sepnut, klíč K 2 otevřen a ve druhém, časovém intervalu, je jejich stav obrácený oproti zadanému. Současně se sepnutím klíče K 2 začnou proudit impulsy z generátoru impulsů GI přes řídicí obvod řídicího systému do čítače SC.

Příchod těchto impulsů končí, když je napětí na výstupu integrátoru rovné nule.

Napětí na výstupu integrátoru po uplynutí časového intervalu t 1 je určeno výrazem

U a (t 1) = − (1/RC) t1 ∫ 0 U v dt= − (U v t 1) / (RC)

Pomocí podobného výrazu pro časový interval t 2 dostaneme

t 2 \u003d - (RC / U op) U a (t 1)

Když zde nahradíme výraz pro U a (t 1), dostaneme t 2 \u003d (U v / U op) t 1, odkud U v \u003d U oa t 2 / t 1

Kód na výstupu čítače určuje hodnotu vstupního napětí.

Jednou z hlavních výhod ADC tohoto typu je vysoká odolnost proti rušení. Náhodné rázy vstupního napětí, ke kterým dojde během krátké doby, nemají na chybu převodu téměř žádný vliv. Nevýhodou ADC je jeho nízká rychlost.

Nejběžnější jsou ADC mikroobvodové řady 572, 1107, 1138 atd. (Tabulka 3.3)
Tabulka ukazuje, že paralelní převodový ADC má nejlepší výkon a sériový převodový ADC má nejhorší výkon.

Nabízíme vám ke shlédnutí další hodné video o provozu a zařízení ADC:

Dnes si povíme, jak rychle a přesně digitalizovat staré videokazety pomocí počítače, videokamery nebo jiného domácího vybavení. Zvážíme také jednoduché techniky pro samodigitalizaci audio a video nahrávek nebo jak převést analogový signál na digitální

Za uplynulé období se majitelé videosystémů nashromáždili velké množství archiv. Samozřejmě, pokud mluvíme o filmech nebo televizních pořadech, pak je lze najít na skutečných médiích, ale ne všechno lze najít. Z tohoto důvodu si mnoho lidí nadále ponechává starý videopřehrávač, který se používá ke sledování „páskových rarit“.

Magnetická páska má bohužel krátkou životnost: stárne, magnetická vrstva se časem zhroutí, záznam nejprve ztrácí kvalitu a pak není vůbec vhodný ke sledování. Pokud tomu nebudete přikládat patřičnou důležitost, jednoho dne se ukáže, že jedinečný svatební obřad, natočený na kazetu a pečlivě uložený na vyhrazeném místě, aby si jej bylo možné s obavami prohlédnout při příštím výročí vaší vlastní svatby, je beznadějně zkažená

Vzhledem k tomu, že se videorekordéry pomalu přestaly používat a ustoupily přehrávačům DVD a Blu-ray, chcete mít možnost sledovat domácí videa pomocí přehrávače.

Navíc panuje názor, že filmové kazety nemohou bezeztrátové video ukládat po dlouhou dobu, časem se kvalita záznamu nevyhnutelně začíná zhoršovat. Jakýkoli dabing také snižuje kvalitu analogového videa. Ale film, který byl digitalizován, může být mnohokrát přepsán bez ztráty kvality.