Electronică

I. SCOPUL LUCRARII:

Scopul acestei lucrari este de a studia principiile de realizare a circuitelor folosite la interfata dintre domeniile analogic si cel digital. Se vor studia principalele tipuri de convertoare analog-numerice si numeric-analogice, determinandu-se totodata si parametrii acestora (caracteristici de transfer, rezolutii, erori).

II. Notiuni teoretice

Masurarea numerica, memorarea si reprezentarea semnalelor furnizate de marea majoritate a traductoarelor folosite in procesele fizice se poate realiza prin conversia acestor semnale analogice in semnale numerice folosind circuite speciale numite convertoare analog-numerice (CAN). In sens invers, un convertor numeric-analogic (CNA) este un circuit care transforma o marime numerica (un numar reprezentat pe n biti) intr-o marime analogica sub forma unui curent sau a unei tensiuni. Un astfel de circuit este utilizat pentru in sistemele de distributie a datelor cu iesiri analogice sau la realizarea convertoarelor analog-numerice cu reactie.

Convertoare numeric-analogice (CNA)

Convertoarele numeric-analogice primesc la intrare semnal numeric exprimat printr-o secventa de variabile binare si genereaza la iesire un semnal analogic in functie de valoarea numerica a semnalului de intrare si in concordanta cu codul utilizat.

Pentru reprezentarea secventelor de variabile binare se pot folosi mai multe coduri, dintre care cel mai des folosite sunt codurile binar natural si codurile complement fata de doi.

In general, functia de transfer a unui CNA este data de relatia:

A = P- D (2.1)

unde A este marimea analogica de iesire, P este marime de referinta (curent sau tensiune), iar D este marimea de intrare numerica si reprezinta valoarea numerica a secventei de variabile binare de intrare:

(2.2)

Bitul b1 este bitul de semnificatie maxima (MSB - Most Significant Bit), iar bn este bitul de semnificatie minima (LSB - Least Significant Bit).

Cei mai importanti parametrii ai convertoarelor N/A sunt urmatorii:

- Rezolutia - este data de numarul de biti de intrare N si se defineste ca numarul de nivele posibile ale tensiunii de la iesire (2n) sau ca diferenta intre doua nivele consecutive la iesire, ce corespund la doua secvente binare de intrarea consecutive.

- Caracteristica de transfer - este reprezentarea grafica a functiei de transfer a convertorului N/A si este formata dintr-o serie de puncte discrete (Figura 2.1).

Figura 2.1. Caracteristica de transfer a unui CAN cu rezolutia de n biti

- Precizia (eroarea) absoluta a unui CNA este data de diferenta intre valoarea reala (masurata) a semnalului de iesire corespunzatoare unei secvente de intrare si valoarea ideala, calculata pe baza functiei de transfer a CNA pentru aceeasi secventa de intrare. Eroarea absoluta include erorile de castig, offset, neliniaritate, precum si derivele acestora.

- Domeniul maxim al marimii analogice la iesire (FR - Full Range):

, unde FS este capatul de scala. (2.3)

- 1 LSB - reprezinta variatia de tensiune care se obtine la iesire atunci cand codul de intrare se modifica doar cu cel mai putin semnificativ bit:

[V] (2.4)

- Neliniaritatea integrala (INL) a unui CNA este data de diferenta maxima intre valorile reale ale semnalului de la iesirea convertorului si valorile corespunzatoare rezultate din functia de transfer liniara care trece prin punctele extreme ale caracteristicii reale.

- Neliniaritate diferentiala (DNL) a unui CNA este data de diferenta maxima dintre valoare reala a unei trepte a semnalului de la iesirea convertorului produsa de doua valori succesive ale secventei de intrare si valoarea ideala a 1 LSB.

- Timpul de stabilizare este cel mai important parametru care caracterizeaza comportarea dinamica a unui CNA si este definit ca intervalul intre momentul modificarii secventei de intrare si momentul stabilizarii cu o eroare data a iesirii CNA la nivelul corespunzator intrarii.

- Monotonia este proprietatea marimii de iesire a convertorului de a avea o variatie pozitiva (sau cel putin nula) la modificarea semnalului logic la intrare intre doua stari succesive.