Основные параметры ЦАП и АЦП.

ЦАП и АЦП являются сложными электронными устройствами с широкой областью применения, что требует большого числа параметров, необходимых для описания преобразователей и их возможностей.

Характеристики статической точности ЦАП и АЦП.

ЦА преобразование свободно от методической погрешности. В то время как АЦ преобразование сопровождается методической погрешностью – погрешностью квантования. Значение погрешности квантования не превышает или половины единицы младшего разряда (ЕМР)

Погрешность квантования является аддитивной погрешностью.

Относительное значение предельной погрешности квантования определяется выражением:

.

Приведенное значение этой погрешности

,

 

где ,- верхняя граница диапазона Д измерения х.

Число определяется числом разрядов АЦП и при полном старшем разряде равно ,

Где а – основание системы счисления;n- число разрядов.

Предельное значение приведенной погрешности квантования равно

.

Отсюда получаем выражение для определения необходимого числа разрядов АЦП по заданной

.

Поскольку значение измеряемой величины х является случайной величиной, то погрешность квантования также случайная величина.

График плотности распределения приведена на рис.

 

Кроме погрешности квантования, к методическим погрешностям цифровых ИУ относится погрешность несинхронизации при преобразовании частоты, длительности интервала, фазового сдвига в код.

В таких ЦИУ результат измерения вырабатывается путем подсчета числа импульсов за интервал времени. При измерении длительности интервала времени опорной является известная частота импульсов, а при измерении опорным является известный интервал времени .

 

 

Результат измерения зависит от значения времени несинхронизации , которое может находиться в пределах от 0 до =1/при измерении и от 0 до 1/.

Инструментальные погрешности ЦАП и АЦП определяются погрешностями настройки, шумами пассивных и активных элементов, временной нестабильностью их параметров, случайными воздействиями внешних факторов температуры, давления, влажности, питающих напряжений и т.д. Поэтому случайные погрешности носят случайный характер.

Наличие инструментальных погрешностей видоизменяет ХП реальных ЦАП и АЦП. Общее изменение ХП можно свести к сумме его частных проявлений по отношению к усредненной ХП (УХП) и усредненной ХП по отношению к идеальной ХП. На рис показаны различные случаи задания УХП по отношению к реальной ХП. Определение положения УХП чаще всего преследуют задачи минимизации абсолютной погрешности в соответствии с задаваемыми критериями.

Следующие частные проявления изменений ХП преобразователей позволяют достаточно полно описать и представить встречающие видоизменения РХП ЦАП и АЦП.

1. Смещение нуля, характеризующий сдвиг УХП, по отношению к идеальной ХП. (рис. а)

2. Отклонение крутизны УХП по отношению к идеальной ХП (рис. б).

3. Нелинейность РХП по отношению к УХП (рис. в).

4. Смещение нуля, отклонение крутизны и нелинейность ХП.

Динамические характеристики ЦАП и АЦП.

 

Динамические характеристики ЦАП и АЦП определяют динамическую точность преобразователей.

Время преобразования АЦП – время от начала преобразования до появления на выходе устойчивого кода. Для одних типов АЦП эта величина является переменной, для других – примерно постоянной.

Время установления ЦАП – интервал времени от момента скачкообразного заданного изменения кода на входе до момента установления выходного сигнала в заданных пределах. Значение времени установления увеличивается с возрастанием разности последовательно преобразуемых кодовых слов и уменьшением погрешности установления выходного сигнала ЦАП.