Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) – функциональные устройства, выходной цифровой код которых пропорционален амплитуде входного сигнала.
Т.к. большинство физических сигналов, амплитуда которых преобразуется в цифровой код, представляют непрерывные функции времени, а цифровые устройства – устройства дискретного действия, то входные аналоговые сигналы предварительно дискретизируют. Процесс дискретизации заключается в фиксации (запоминании) мгновенного значения входного сигнала в определенные моменты времени и сохранение зафиксированного значения до следующей выборки из входного сигнала. Интервал дискретизации или частота дискретизации fд (временного квантования) должны удовлетворять теореме Котельникова:
— высшая частота в спектре преобразуемого сигнала. При невыполнении условия теоремы однозначное восстановление исходного сигнала из дискретизированного (обратная операция) невозможно. Практически fд превышает 2fв в 1,5..3 раза, т.е.fд ~ 3..6 fв, что значительно упрощает последующее восстановление аналогового сигнала после цифровой обработки.
Основными параметрами АЦП являются:
-
относительная разрешающая способность ;δ=1/(2^n)-1
-
абсолютная разрешающая способность h =Umax*δ , где Umax — максимальное входное напряжение;
-
относительная нелинейность преобразования ;
где входное напряжение, соответствующее коду k ;
-
время преобразования — интервал времени от подачи аналогового напряжения на вход АЦП до получения цифрового кода на выходе;
-
максимальная частота преобразования — наибольшая частота запуска, при которой параметры АЦП соответствуют заданным значениям.
Максимальная частота и время установления определяют быстродействие АЦП.
Существует множество способов аналого-цифрового преобразования. Наиболее распространенные из них:
-
АЦП последовательного действия;
-
АЦП поразрядного приближения;
-
АЦП параллельного действия;
-
Сигма-дельта АЦП.