KURZUS: Járművillamosság és elektronika 2.

MODUL: II. modul: Jelfeldolgozás és szenzorok a gépjárművekben

5. lecke: Jelek, A/D, D/A átalakítás

| A lecke tanulásának a célja: A lecke célja, hogy betekintést nyújtson a digitális jelfeldolgozás, az analóg-digitális, illetve digitális-analóg átalakítás folyamatába alapszinten.
Szükségesen elsajátítandó: A lecke elsajátítása után a hallgatóknak ismerniük kell alapszinten a digitális jelfeldolgozás folyamatát, a gyakoribb A/D és D/A átalakítók belső felépítését és működését.
Dr. Hrivnák István - Digitális-Analóg (D/A) és Analóg-Digitális (A/D) átalakítók Dr. Kovács Ernő - Elektronikai alapismeretek, diszkrét félvezetők, erősítők, műveleti erősítők I. Pszota József - Digitális áramkörök
Lecke elsajátításának időtartama: A lecke elsajátításához kb. 90 perc szükséges.
Digitális jelfeldolgozás
Matematikailag a jel egy olyan egydimenziós függvény, melynek értelmezési tartománya az idő. A jel értékkészletét a jel amplitúdójának nevezzük. A jel legfontosabb jellemvonása a jel által hordozott információ, és a jelfeldolgozás, mint diszciplína feladata ezen információtartalom meghatározása. A jelek feldolgozása során bemenő jelnek nevezzük a feldolgozandó jelet. Kimenő jelnek pedig a feldolgozás eredményeképpen előálló jelet.
A természetben a jelek döntően analóg jelek, amelynek feldolgozása történhet analóg vagy digitális módon. Digitális feldolgozás esetén a jelet először analóg jelkondicionálásnak vetjük alá, mivel a jelszintek ritkán felelnek meg a digitális átalakítás követelményeinek. A jelek további feldolgozása azonban egyre gyakrabban digitális eszközökkel történik, ezért az átalakítás digitális jelre ritkán kerülhető meg. Ugyanez játszódik le fordítva, ha a jelet kell a folyamatokkal közölni, akkor azt gyakran analóg formában lehet megtenni.
Az analóg jelek a forrásuktól a feldolgozásukig haladva számtalan külső zaj és zavarhatásnak vannak kitéve. A folyamat során a jeleket erősíteni kell, de az erősítés során a jelre szuperponálódott zaj már nehezen távolítható el. Minden szét nem választható zaj és zavar magát az analóg jel által hordozott információt károsítja.
A digitális jelek esetén azonban nem erősítésről, hanem jelregenerálásról beszélünk, ami lényegesen nagyobb védettséget biztosít a külső behatásokkal szemben. A jel amplitúdója széles határok között változhat, mindössze a jelátmeneteket és azok meredekségét kell időről-időre regenerálni.
Digitális jelfeldolgozás folyamata
1. ábra
Analóg-digitális átalakítás
Analóg-digitális átalakítás folyamata
2. ábra
Jelkondicionálás
A jelkondicionálás feladata, hogy egyrészt biztosítsa a lehetséges legpontosabb átalakítást, másrészt védje az átalakítót és a mögöttes áramkört, esetleg hálózatot a túlvezérlés okozta esetleges károsodásoktól.
Az átalakítás precizitásának biztosításához az analóg jelet megfelelően erősíteni, csillapítani kell, szükséges lehet szűrni vagy a jel egyenfeszültségű komponensét módosítani. Ide tartozhat a bemeneti impedancia illesztése is. Az átalakító védelmét szolgálhatja számos túlfeszültség-védelmi megoldás (például túlfeszültségvédő diódák).
Anti-aliasing szűrő: Feladata, hogy a jelre szuperponálódott, de attól szűréssel szétszeparálható zaj, zavar komponenseket kiszűrje és ezáltal a szükséges mintavételezési frekvencia csökkenhessen. Az anti-aliasing szűrők nagy meredekségű, magas rendszámú/fokszámú aluláteresztő szűrők. Az anti-aliasing szűrő alkalmazása opcionális, alkalmazhatósága pedig a mindenkori jeltől függ.
Anti-aliasing szűrő hatása a szükséges mintavételi frekvenciára
3. ábra
Nagymeredekségű szűrő lehetővé teszi, hogy a szükséges mintavételi frekvencia csak kis mértékben haladja meg a hasznos jel határfrekvenciájának (fc) kétszeresét fT ≥ (2...3)fc, míg kismeredekségű szűrő esetén a szükséges mintavételi frekvencia fT ≥ (4...8)fc.
Mintavevő-tartó áramkör: A mintavevő-tartó (Sample & Hold) áramkörök a jelből meghatározott gyakorisággal mintát vesznek és azt megőrzik a következő mintavételig. A tárolt minta analóg, ezért fontos, hogy értékvesztés ne léphessen fel. A mintavételezés frekvenciájára a mintavételezési törvény, a Nyquist-tétel ad előírást.
Mintavevő-tartó áramkör felépítése
4. ábra
Az áramkör két műveleti erősítőt tartalmaz. Az első műveleti erősítő nagy bemeneti impedanciát biztosít, hogy az áramkör ne befolyásolja a mérendő feszültséget, ugyanakkor kis kimeneti impedanciát is eredményez, hogy a kondenzátor minél gyorsabban feltöltődjön. A kapcsoló zárásakor a kondenzátor feltöltődik a bemeneti feszültségre (követés), majd annak nyitásakor ezt az értéket megtartja (tartás) A második műveleti erősítő nagy bemeneti impedanciáján keresztül a kondenzátor lassan sül ki.
Kvantáló áramkör: A folytonos értéktartományt alakítja véges értékkészletűvé. Ez előfeltétele annak, hogy véges halmazú digitális kódok alkalmazásával a mintát ábrázolni tudjuk.
Két kvantálási szint közötti különbséget kvantálási lépcsőnek nevezünk (q). Minél nagyobb felbontású egy átalakító, annál kisebb lépcsők lesznek, viszont túlzottan kicsi kvantálási lépcsők technikailag nem valósíthatók meg, illetve ha a zaj mértéke nagyobb, mint a lépcső, akkor a jel értékelhetetlen lesz. Nagy léptékű kvantálási lépcső esetén pedig a kvantálási zaj növekszik meg. A gyakorlatban 8-16 bit közötti átalakítók a legelterjedtebbek.
Kvantálási lépcső meghatározása:
q= F S 2 b
ahol FS (Full Scale) a bemeneti méréstartományt, b pedig az átalakító felbontását jelenti bitekben.
Pl. Legyen FS=10 V, b=12 bit, akkor a kvantálási szintek száma 4096 és a kvantálási lépcső nagysága q=2.4 mV.
Kódoló áramkör: A kódoló áramkör minden egyes kvantálási lépcsőhöz egyedi azonosítót rendel hozzá. Ez teszi lehetővé, hogy az analóg minta digitálisan ábrázolható legyen.
Mintavételezés
A mintavételezés elméletileg egy olyan impulzussal történik, amelyik szélessége tart a nullához. Matematikailag a Dirac-delta δ( t ) tudja a mintavételezést leírni, a gyakorlatban azonban az ideális mintavevő jelet csak megközelíteni lehet. Amennyiben a mintavételezés egy valóságos jellel történik, a kimeneti amplitúdó egy sinx/x alakú amplitúdó hibát szenved el, amelynek mértéke a frekvenciával nő. Ez a hiba két úton is csökkenthető:
A mintavételezés nem 2fc frekvenciával, hanem annál nagyobb 4..10fc frekvenciával történik. Ez jelentős minta felesleget okoz, de egyéb beavatkozást nem igényel. A mintavételezés a minimális szükséges mintavételi frekvenciával történik, azonban az amplitúdót sinx/x függvénynek megfelelően erősítjük, így kompenzálva az amplitúdó hibát (sinx/x korrelátor).
Nyquist-tétel: A mintavételezés frekvenciájának (fT) legalább kétszer nagyobb frekvenciának kell lennie, mint a mintavételezett jel legmagasabb frekvenciájú komponensének frekvenciája (fc).
f T ≥2 f c
Amennyiben a mintavételezés a Nyquist-frekvenciánál kisebb frekvenciával történne, akkor átlapolódás következne be, és az eredeti jel nem lenne visszaállítható.
Frekvencia átlapolódások nem megfelelő mintavételi frekvencia esetén
5. ábra
Shannon-Kotelnikov tétel: A mintavételezési szabály szerint mintavett jelből az analóg jel torzításmentesen visszaállítható.
Kódrendszerek
A kvantálási lépcsők leírására több kódrendszer is kialakult. Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy a digitális technikában nincs előjel, így a negatív bemeneti jeltartományokat valamilyen kóddal kell leírni. Csak egy polaritású jelek esetén használják a természetes bináris kódokat, amelyeknek minden bitje hasznos és nem kell előjel konvenciót alkalmazni.
Kvantáló áramkörök lehetséges transzfer függvényei
6. ábra
Az előjel bites esetben az első bit jelzi a ± értékeket (0-pozitív, 1-negatív), a további bitek a természetes bináris kódnak felelnek meg. ("A" karakterisztika). Az egyes komplemens (bitenkénti invertálás) két nulla szintet eredményez, ami a visszaállítást megnehezíti. ("A" karakterisztika)
A kettes komplemens különösen előnyös, ha további matematikai műveleteket végeznek a jelen, mivel ez az ábrázolás megegyezik a szokásos számábrázolással mikroszámítógépeken. ("B" karakterisztika) (egyes komplemens képzés + hozzáadunk 1-et)
Az eltolt bináris (ofszet bináris) kód, amely úgy épül fel, hogy a teljes tartományt (FS) egy folyamatosan binárisan változó kóddal fedi le úgy, hogy ha az első bit nulla akkor az negatív érték, ha 1 akkor az pozitív érték. Így a kódtáblázat közepén van a nulla érték (nincs két nulla, de aszimmetrikus a kódtáblázat egy fél kvantálási lépcsővel). ("B" karakterisztika)
Gyakoribb kódrendszerek 4 biten ábrázolva
7. ábra
Analóg-digitális (A/D) átalakítók jellemzői
Felbontás (Resolution): A felbontás megmondja, hogy az A/D átalakító az analóg bemenő jelet hány egyedi értékké tudja átalakítani. Mértékegysége minden esetben a bit. Kivezérlési tartomány (Full Scale): Az a bemeneti analóg tartomány, amelyben az átalakító telítésmentesen működőképes. Léteznek unipoláris és bipoláris eszközök, előbbiek egy referenciafeszültség és a földpotenciál között működnek, utóbbiak a földpotenciál körül szimmetrikus tartományban. A kivezérlési tartomány függ a referenciafeszültségtől. Az abszolút pontosság legfeljebb akkora lehet, mint a referencia pontossága, tehát pontos mérésekhez pontos referenciára van szükség Mintavételezési frekvencia: Az a legnagyobb mintavételi frekvencia, amivel az átalakító működni tud. Mértékegysége SPS (Sample per Second - minta másodpercenként). Konverziós idő: Egy minta átalakításához szükséges idő. Sávszélesség: A bemenet analóg részeinek aluláteresztő jellegű frekvenciafüggésében a felső határfrekvencia.
Digitális-analóg átalakítás
A D/A átalakító a digitális jelet egy lépcsős analóg jellé konvertálja. A jel jelentős felharmonikus tartalommal rendelkezik. Az aluláteresztő szűrő feladata az átalakító kimeneti jeléből az alap-harmonikus kiszűrése az analóg jel helyreállítására a Shannon-szabály szerint.
A sinx/x korrelátor a véges mintavételező impulzus miatti amplitúdó hibát korrigálja. Ez a hiba különösen jelentős, ha a mintavételezett jel maximális frekvencia komponense közel van a mintavételi frekvencia feléhez. A korrelátor elhagyható, ha a mintavételezés nem a Nyquist-tételben meghatározott minimális mintavételező frekvenciával, hanem annál jelentősen nagyobb frekvenciával történik, mert ilyenkor a fenti hiba nem jelentős.
Digitális-analóg átalakítás folyamata
8. ábra
Átalakítók pontossága és hibái
Az A/D és D/A átalakítók a bennük alkalmazott jelentős számú elektronikus kapcsoló, ellenállás-hálózat stb. miatt nem ideálisak. Az alkatrészek nem ideális volta statikus hibát, a tranziens viselkedése dinamikus hibát eredményez.
Ofszet hiba
9. ábra
Erősítési hiba
10. ábra
Linearitási hiba
11. ábra
Monotonitási hiba
12. ábra
Eredő statikus hiba: Az előbbiekben felsorolt hibák egy időben jelentkeznek, ezért a statikus hibára - a műszereknél megszokott módon - egy teljes skálára (FS-re) vonatkoztatott hiba százalékot és a kis kvantálási lépcsők miatt bitekben kifejezett hiba-tartományt szokás megadni.
Eredő statikus hiba
13. ábra
Léteznek az átalakítóknak dinamikus hibái is, amik az egyes elemek (elektronikus kapcsolók) tranziens hibáiból erednek. Az átkapcsoláskor túllövések jönnek létre, amelyek nem kerülhetnek a kimenetre, bár a kimeneti aluláteresztő szűrő ezeket egyébként simítaná. Az átkapcsolási tranziensek csökkentésére átlapolásokat használnak, azaz a jelet csak a tranziens lezajlása után engedik a kimenetre, ami azonban a kapcsolási időket növeli, az áramkör sebességét csökkenti.
Dinamikus hiba a nagyszámú elektronikus kapcsolók miatt
14. ábra
Analóg-digitális (A/D) átalakítók
Az analóg-digitális átalakítás során az a cél, hogy az áramkör bemenetére érkező analóg jelből azzal arányos digitális jel jöjjön létre a kimeneten. Ilyen áramkör működéséhez szükséges egy UR (referencia) feszültség. Az áramkör bemenetére adható analóg jelet egyenlő részekre kell bontani, és minden tartományhoz egy-egy számot kell rendelni.
Az A/D átalakítók felépítésük szerint három csoportba oszthatók:
Közvetlen (direkt) átalakítók Visszacsatolt (implicit) átalakítók Közvetett átalakítók
Közvetlen (Flash) átalakító
A leggyakrabban használt közvetlen átalakító a flash konverter. A flash konverter az átalakítást egyetlen lépésben végzi, így ez a leggyorsabb átalakító típus. Működési elve az, hogy az átalakításhoz előállítjuk az összes létező kvantálási feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítjuk. Kvantálási szinteknek megfelelő értékeket a referenciafeszültségből ellenállásosztóval állítjuk elő, minden egyes szinthez egy komparátor kapcsolódik. A komparátorok másik bemenetére a bemeneti feszültséget kötjük. A komparátorok kimenetén megjelenő 2n-1 bit így egyértelműen meghatározza a bemenő jelet. A flash konverter nagy hátránya, hogy n bites átalakításhoz 2n-1 darab komparátor és ellenállás szükséges, emiatt viszonylag kis felbontásig használják csak és az ára ennek a típusnak a legmagasabb.
Flash átalakító belső felépítése
15. ábra
Számláló típusú átalakító
A számlálós A/D konverternél a számláló áramkör egy n bites számláló. Az átalakítás kezdetén a számláló értéke "0", ezután a vezérlő áramkör addig lépteti a számlálót, amíg a komparátor azt nem jelzi, hogy a D/A-ról visszakapott, átalakított feszültség elérte a bemeneti feszültség értékét. Ekkor a vezérlés letiltja a további léptetést, és a számláló regiszterében lévő érték kiolvasásával megkapjuk az átalakított jelet. A konverziós idő így a bemenő jel nagyságával arányosan növekszik, ami annak nagyságától függően akár 2n órajel ciklusig is terjedhet.
Számláló típusú átalakító belső felépítése
16. ábra
Fokozatos közelítésű (Szukcesszív approximációs) átalakító
Az átalakítás kezdetén a számláló regisztere nullázódik, majd a számláló MSB (legnagyobb helyiértékű) bitjét "1"-be billenti a kapcsoló áramkör, a komparátor pedig összehasonlítja az A/D bemenő jelét a D/A kimenetével.
Ha az Ube a nagyobb, akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, és a kapcsoló áramkör "1"-be billenti a következő helyiértéken lévő bitet. Amíg Ube a nagyobb, addig az LSB bitek felé haladva folytatódik az eljárás.
Ha az Ube a kisebb, akkor a komparátor jelez a vezérlő áramkörnek, és a kapcsolóáramkör visszabillenti az előző "1"-t "0"-ba, és a következő kisebb helyiértéken lévő bitet állítja "1"-re.
Ha Ube=Uv, akkor vége az átalakításnak, és a kimeneten megkapjuk az átalakított jelet. Ezzel a módszerrel n órajelnek megfelelő idő után megkapjuk a végeredményt. Az átalakítási folyamata lényegesen rövidebb, mint az előző átalakítóknál. Itt az eredményt mindig ugyanannyi idő alatt kapjuk meg, a bemenő jel nagyságától függetlenül.
Fokozatos közelítésű átalakító belső felépítése
17. ábra
Digitális-analóg (D/A) átalakítók
A D/A átalakítók feladata az, hogy a bemenetére érkező digitális jelből (bináris információból) azzal arányos analóg jelet hozzon létre a lehető legkisebb hibával. A működéséhez szükséges egy UREF referenciafeszültség, ennek segítségével jön létre a kimeneti feszültség, és ez határozza meg annak a maximális értékét is.
Az átalakító kimenetén megjelenő feszültség a következő módon írható fel:
U k i =n× U L S B
ULSB: a legkisebb feszültségegység. Ez határozza meg a D/A átalakító pontosságát.
A D/A átalakítók soros vagy párhuzamos bemenetűek lehetnek, a párhuzamos bemenetűeknek két típusa van:
Közvetlen elvű átalakító Közvetett elvű átalakító
Összegző erősítős átalakító
Az összegző erősítős kapcsolásnál az ellenállások értékeit úgy választjuk meg, hogy zárt kapcsolóállásnál az adott ellenálláson olyan áram folyjon keresztül, amely megfelel az adott helyiérték súlyának.
Egy kisebb helyiértékű bit az előző bithez tartozó szint felének megfelelő szintet kapja. A súlyozott áramokat összegző D/A átalakítókhoz szükséges ellenállások értéke az MSB bitnek megfelelő 2R ellenállásértéktől indulva bitenként duplázódik. Az áramot a kimeneten feszültséggé alakítjuk.
Az ilyen elven működő átalakítók viszonylag egyszerűek, de nagy hátrányuk, hogy nagyon széles értéktartományú ellenállás-sorozat (2R, 4R, 8R...) szükséges a felépítéséhez, és ezeknek nagy pontosságúaknak kell lenniük.
Összegző erősítős átalakító belső felépítése
18. ábra
Létrahálózatos átalakító
A létrahálózatos átalakítók kivédik az előző kapcsolás legnagyobb hátrányát a széles skálán nagy pontossággal gyártandó ellenállások szükségességét. A működés azon az elven alapul, hogy tetszőleges hosszúságú létrahálózat hozható létre úgy, hogy bármely csomópontján felvágva a kapcsolást a mögöttes ellenállás értéke mindig ugyanannyi.
Az ellenállások eredője minden csomópontra 2R, amely párhuzamosam kapcsolódva a másik 2R ellenállással R ellenállást ad eredőben. Ez összeadódva a vele sorba kapcsolt R ellenállással újra 2R ellenállást ad eredőben és ez így folytatódik tovább.
Az ellenálláslétra hálózat a referenciafeszültséget osztja le mindig a felére, és így kettő hatványai szerint csökkenő feszültségértékeket kapunk.
Létrahálózatos átalakító belső felépítése
19. ábra
Közvetlen/Teljesen dekódolt átalakító
A teljesen dekódolt átalakító az átalakítást egyetlen lépésben végzi, így ez a leggyorsabb típus. A Flash átalakítókhoz hasonlóan leosztjuk egy ellenállás hálózattal a referencia feszültséget a 2n darab értékre, majd egy kapcsolókból álló hálózattal a digitális kódnak megfelelően kapcsolva azokat a kimeneten megjelenik az analóg kimeneti jel. Az átalakító hátránya, hogy nagyszámú kapcsolót igényel (2n-1 db).
Teljesen dekódolt átalakító belső felépítése
20. ábra

| Önellenőrző kérdések
1. A jelkondicionálás során...
| az analóg jelnek megfelelő digitális kódot állítjuk elő.
| megfelelő sebességgel mintákat veszünk az analóg jelből.
| az analóg jelet egy lépcsős feszültségjellé alakítjuk.
| az A/D átalakítás precizitásának biztosításához az analóg jelet megfelelően erősíteni, csillapítani kell, szükséges lehet szűrni vagy a jel egyenfeszültségű komponensét módosítani.
2. Mit nevezünk mintavételezésnek?
| Az analóg jel átalakítása digitális formátumba.
| A folytonos értékkészletű analóg jelből meghatározott időnként (diszkrét időpontokban) kiolvassuk az analóg jel értékét.
| Egy analóg jel frekvenciájának meghatározása.
| Egy analóg jel adott pontbeli meredekségének meghatározása minták alapján.
3. Mi a szerepe a mintavevő-tartó áramkörnek?
| A mintavételezett jel analóg értékét megfelelteti egy digitális értéknek.
| A mintavételezett analóg jelből megtartja a legmagasabb értéket, és a végén ezt adja kimenetként.
| Az analóg jelből kiszűri a nagyfrekvenciás zavar komponenseket.
| Az analóg jelből meghatározott gyakorisággal mintát vesz és azt megőrzi a következő mintavételig.
4. Mit jelent a kvantálás?
| Egy analóg jel frekvenciájának meghatározása.
| Adott időközönként az analóg jelből mintát veszünk.
| A folytonos értéktartományt alakítjuk véges értékkészletűvé úgy, hogy a mintavételi időpontokhoz diszkrét feszültségértéket rendelünk.
| Az analóg jelből a nagyfrekvenciás zavar komponensek kiszűrése.
5. Mit értünk a kvantált jel kódolása alatt?
| A folytonos értékkészletű analóg jelből meghatározott időnként (diszkrét időpontokban) kiolvassuk az analóg jel értékét.
| A kódoló áramkör minden egyes kvantálási lépcsőhöz egyedi bináris azonosítót rendel hozzá.
| Egy analóg jel frekvenciájának meghatározása.
| Az analóg jelből a nagyfrekvenciás zavar komponensek kiszűrése kódoló eljárással.
6. Mi a szerepe az anti-aliasing szűrőnek?
| Az analóg jelből a minimum értékek kiszűrése.
| A jelre szuperponálódott, de attól szűréssel szétszeparálható zaj, zavar komponensek kiszűrése és ezáltal a szükséges mintavételezési frekvencia csökkentése.
| Az analóg jelből a nemlineáris szakaszok kiszűrése.
| Az analóg jelből a lineáris szakaszok kiszűrése.
7. Mit mond ki a Nyquist-tétel?
| A mintavételezés frekvenciájának (fT) legalább kétszer nagyobb frekvenciájúnak kell lennie, mint a mintavételezett jel legmagasabb frekvenciájú komponensének frekvenciája (fc).
| A mintavételezés frekvenciája (fT) maximum akkora frekvenciájú lehet, mint a mintavételezett jel legmagasabb frekvenciájú komponensének frekvenciája (fc).
| A mintavételezés frekvenciájának (fT) legalább fele akkora frekvenciájúnak kell lennie, mint a mintavételezett jel legmagasabb frekvenciájú komponensének frekvenciája (fc).
| A mintavételezési szabály szerint mintavett jelből az analóg jel torzításmentesen visszaállítható.
8. Milyen hibák jellemzők az A/D és D/A átalakítókra?
| Az valóságos alkatrészek nem ideális volta statikus hibát, a tranziens viselkedése dinamikus hibát eredményez.
| Csak statikus hiba jellemző az A/D és D/A átalakítókra.
| Csak dinamikus hiba jellemző az A/D és D/A átalakítókra.
| Az A/D és D/A átalakítóknak nincsenek ismert hibái.
9. A közvetlen (flash) A/D átalakító működési elve.
| A flash konverter az átalakítást egyetlen lépésben végzi. Működési elve az, hogy az átalakításhoz előállítjuk az összes létező kvantálási feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítjuk komparátorok segítségével és a legközelebb eső komparálási szint jele kerül a kimenetre.
| A flash konverter az átalakítást közvetlenül az analóg jelből végzi. Működési elve az, hogy a legkisebb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan növelve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg azok egyenlők nem lesznek.
| A flash konverter az átalakítást közvetlenül az analóg jelből végzi. Működési elve az, hogy a legnagyobb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan csökkentve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg azok egyenlők nem lesznek.
| A flash konverter az átalakítást közvetlenül az analóg jelből végzi. Működési elve az, hogy a mérési tartományt lépésenként felezve, a komparálás eredményétől függően a felső vagy az alsó tartomány felé haladva közelíti a bemeneti feszültségszintet, miközben a bemenő jelet összehasonlítja vele minden lépésnél komparátor segítségével, amíg az legjobban közelíti a bemeneti jelet.
10. A számláló típusú A/D átalakító...
| működési elve az, hogy a legnagyobb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan csökkentve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg az nagyobb vagy egyenlő nem lesz vele.
| működési elve az, hogy a legkisebb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan növelve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg az kisebb vagy egyenlő nem lesz vele.
| működési elve az, hogy a mérési tartományt lépésenként felezve, a komparálás eredményétől függően a felső vagy az alsó tartomány felé haladva közelíti a bemeneti feszültségszintet, miközben a bemenő jelet összehasonlítja vele minden lépésnél komparátor segítségével, amíg az legjobban közelíti a bemeneti jelet.
| az átalakítást egyetlen lépésben végzi. Működési elve az, hogy az átalakításhoz előállítjuk az összes létező kvantálási feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítjuk komparátorok segítségével és a legközelebb eső komparálási szint jele kerül a kimenetre.
11. A sorozatos közelítéses (szukcesszív approximációs) A/D átalakító...
| működési elve az, hogy a legnagyobb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan csökkentve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg az nagyobb vagy egyenlő nem lesz vele.
| működési elve az, hogy a legkisebb értéktől kezdve kvantálási lépcsőnként sorozatosan növelve közelíti a bemeneti feszültségszintet, és a bemenő jelet az összes szinttel összehasonlítja komparátor segítségével, amíg az kisebb vagy egyenlő nem lesz vele.
| működési elve az, hogy a mérési tartományt lépésenként felezve, a komparálás eredményétől függően a felső vagy az alsó tartomány felé haladva közelíti a bemeneti feszültségszintet, miközben a bemenő jelet összehasonlítja vele minden lépésnél komparátor segítségével, amíg az legjobban közelíti a bemeneti jelet.
| működési elve az, hogy a mérési tartományt lépésenként felezve, a komparálás eredményétől függően a felső vagy az alsó tartomány felé haladva közelíti a bemeneti feszültségszintet, miközben a bemenő jelet összehasonlítja vele minden lépésnél komparátor segítségével, amíg az legjobban közelíti a bemeneti jelet.
12. Az összegző erősítős D/A átalakító működése
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások azonos értékűek és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Az átalakítást egyetlen lépésben végzi. Azonos értékű R ellenállások segítségével a referencia feszültséget leosztjuk 2n darab értékre, majd egy kapcsolókból álló hálózattal a digitális kódnak megfelelően kapcsolva azokat a kimeneten megjelenik az analóg kimeneti jel.
| Egy tetszőleges hosszúságú, R és 2R értékű ellenállásokból álló hálózatból épül fel. Az ellenállások eredője minden csomópontra 2R értékű, amely párhuzamosam kapcsolódva a másik 2R ellenállással R ellenállást ad eredőben. Az ellenálláslétra hálózat a referenciafeszültséget osztja le mindig a felére, és így kettő hatványai szerint csökkenő feszültségértékeket kapunk, amelyeket kapcsolók segítségével összegezve a kimeneten kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások értéke 2R értéktől haladva 2 hatványai szerint duplázódnak és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
13. A létrahálózatos D/A átalakító működése
| Egy tetszőleges hosszúságú, R és 2R értékű ellenállásokból álló hálózatból épül fel. Az ellenállások eredője minden csomópontra 2R értékű, amely párhuzamosam kapcsolódva a másik 2R ellenállással R ellenállást ad eredőben. Az ellenálláslétra hálózat a referenciafeszültséget osztja le mindig a felére, és így kettő hatványai szerint csökkenő feszültségértékeket kapunk, amelyeket kapcsolók segítségével összegezve a kimeneten kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások értéke 2R értéktől haladva 2 hatványai szerint duplázódnak és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások azonos értékűek és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Az átalakítást egyetlen lépésben végzi. Azonos értékű R ellenállások segítségével a referencia feszültséget leosztjuk 2n darab értékre, majd egy kapcsolókból álló hálózattal a digitális kódnak megfelelően kapcsolva azokat a kimeneten megjelenik az analóg kimeneti jel.
14. A közvetlen/teljesen dekódoló D/A átalakító működése
| Az átalakítást egyetlen lépésben végzi. Azonos értékű R ellenállások segítségével a referencia feszültséget leosztjuk 2n darab értékre, majd egy kapcsolókból álló hálózattal a digitális kódnak megfelelően kapcsolva azokat a kimeneten megjelenik az analóg kimeneti jel.
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások értéke 2R értéktől haladva 2 hatványai szerint duplázódnak és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Egy ellenálláshálózaton keresztül a bináris kódnak megfelelően, helyiérték szerint tudjuk kapcsolni a referencia feszültséget kapcsolók segítségével. Az ellenállások azonos értékűek és a rajtuk átfolyó áramokat egy ellenálláson összegezve kapjuk a kimeneti feszültséget.
| Egy tetszőleges hosszúságú, R és 2R értékű ellenállásokból álló hálózatból épül fel. Az ellenállások eredője minden csomópontra 2R értékű, amely párhuzamosam kapcsolódva a másik 2R ellenállással R ellenállást ad eredőben. Az ellenálláslétra hálózat a referenciafeszültséget osztja le mindig a felére, és így kettő hatványai szerint csökkenő feszültségértékeket kapunk, amelyeket kapcsolók segítségével összegezve a kimeneten kapjuk a kimeneti feszültséget.