Przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C)
Przetwornik A/C to układ, który zamienia sygnał analogowy na sygnał cyfrowy, co umożliwia przetwarzanie i gromadzenie danych w urządzeniach elektronicznych. Proces przetwarzania A/C składa się z trzech etapów: próbkowania, kwantyzacji i kodowania. Przetwornik cyfrowo-analogowy (C/A) wykonuje proces odwrotny.
Rozdzielczość przetworników
Rozdzielczość przetwornika określa liczbę dyskretnych wartości, które może on wytworzyć, wyrażaną w bitach. Na przykład przetwornik o rozdzielczości 8 bitów potrafi przetworzyć próbkę na 256 wartości.
Przykłady rozdzielczości
- Pełna skala od 0 do 10 V, rozdzielczość 12 bitów: 0,00244 V (2,44 mV).
- Pełna skala od –10 do +10 V, rozdzielczość 14 bitów: 0,00122 V (1,22 mV).
Na rozdzielczość wpływa szum oraz stosunek sygnału do szumu.
Częstotliwość próbkowania
Częstotliwość próbkowania to liczba próbek sygnału w jednostce czasu. Aby wiarygodnie odwzorować sygnał, częstotliwość musi być co najmniej podwójna względem najwyższej częstotliwości składowej sygnału (twierdzenie o próbkowaniu).
Rodzaje przetworników A/C
Przetworniki A/C dzielą się na trzy główne metody działania:
- Bezpośrednia
- Pośrednia
- Kompensacyjna
Przykłady zastosowania to skanery i kwantyzacja dźwięku.
Rodzaje przetworników
- Przetwornik o porównaniu bezpośrednim (flash): Szybki, ale o niższej rozdzielczości.
- Przetwornik z próbkowaniem analogowym: Zależy od jakości napięcia odniesienia.
- Przetwornik z sukcesywną aproksymacją: Używany w telekomunikacji, wolniejszy ze względu na iteracyjny proces.
- Przetwornik podwójnie całkujący: Bardzo dokładny, stosuje metodę całkowania.
- Przetworniki o architekturze potokowej: Wykorzystują inne metody przetwarzania w potokowym systemie.
Parametry przetwornika A/C
Najważniejsze parametry A/C obejmują:
- Nieliniowość całkowa
- Nieliniowość różniczkowa
- Błąd przesunięcia zera
- Błąd kwantyzacji
- Błąd skalowania
- Szybkość przetwarzania
Błędy te wynikają z procesów analogowych i cyfrowych, a ich minimalizacja jest kluczowa dla dokładności przetwornika.
Oprócz głównych parametrów, istotne są również właściwości eksploatacyjne, takie jak maksymalny zakres napięcia, impedancja wejściowa, czy rodzaj zasilania.
