8. Převodníhy D-A a A-D

8. Převodníky D/A a A/D

• Převádí z analogové podoby signálu na digitální a naopak

Převodník D/A:

• Převádí digitální signál na analogový

• Používá se všude tam, kde je potřeba udělat z digitálního signálu analogový, tedy ve všech přehrávačích – CD, MP3; zvukových kanálech PC a moderních digitálních telefonech

• D/A je velmi jednoduchá součástka

• Části převodníku:

  • N-bitové slovo – Číslo v binárním kódu

  • Uref – Referenční napětí

• Tyto převodníky se v dnešní době nevyužívají tak hojně jako převodníky A/D

Převodník PWM:

• PWM – Pulzně šířková modulace

• Modulujeme šířku signálu

• Na výstupu je RC (integrační článek)

Převodníky A/D:

• Převádí analogový na digitální signál

• Důvodem tohoto převodu je umožnění zpracování původně analogového signálu na číslicových počítačích

• V digitální podobě se také dají signály daleko kvalitněji zaznamenávat a přenášet

Princip převodu:

• Vzorkování:

  1. Rozdělíme celý analogový signál na stejně dlouhé úseky ve vodorovné ose

  2. Z každého úseku se odebere 1 vzorek

     • Ztratíme tím mnoho detailů a dostaneme pouze množinu s intervalem odpovídajícím použité vzorkovací frekvenci

• Červené tečky – vzorky

• Kvantování:

• počítače a další zařízení dále zpracovávající digitální signál umí vyjádřit čísla pouze s omezenou přesností, je potřeba navzorkované hodnoty upravit i na svislé ose

• Protože se hodnota vzorku dá vyjádřit pouze po určitých kvantech, nazýváme tuto fázi A/D převodu kvantování

  1. Je třeba rozdělit prostor kolem jednotlivých hodnot na toleranční pásy

  2. Kterémukoliv vzorku, který je v daném tolerančním pásu je při kvantování přiřazená daná hodnota

  3. Kvantované hodnoty se liší od skutečných navzorkovaných hodnot

  4. Kvantizační chyba = Vzdálenost mezi navzorkovanými a kvantovanými body. Velikost této chyby se pohybuje od + ½ po – ½ kvantizační úrovně

• Zelené tečky – Kvantovací hodnoty

• Žlutý pás – Toleranční pás

Typy převodníků A/D:

Komparační:

• Komparátor porovnávající dvě analogové hodnoty

• Nejrychlejší typ převodníku – Převod probíhá v jednom časovém okamžiku

• Kvantování vstupního signálu se vyjadřuje v komparátorech, které porovnávají VSTUPNÍ U s odstupňovaným REFERENČNÍM U

• Vzorkování vstupního signálu se provádí zápisem stavu výstupů komparátoru do klopných obvodů

• Dekodér = Kombinační obvod -> Převádí informaci o výstupech komparátorů na určitý kód

• Nevýhoda: Velké množství komparátorů

• V 8 bitovém komparátoru je 258 komparátorů

• V 16 bitovém komparátoru je 64000 komparátorů

S posuvnou aproximací:

• Neboli s posuvným / postupným vyrovnáváním

• Při použití postupné aproximace se zkusmo nastaví jednotlivé váhové bity. Začíná se bitem MSB a končí bitem LSB

• Na začátku cyklu převodu se nastaví hodnota převodu výstupu aproximačního registru na 10000000, čemuž odpovídá výstup zpětnovazebního D/A převodníku UREF/2

• Toto napětí se porovnává v komparátoru s vstupním napětím. Je-li UVST větší než UREF/2, ponechá se MSB nastaven na 1, v opačném případě se vrátí na 0