Сигналдарды дискреттеу. Аналогты-сандық түрлендіру. Сандық-

97 
4.2 сурет - Нөлдік тәртіптің кешігуі бар аналогтық сигналды 
дискретизациялау 
 
4.1 Таңдау және сақтау сұлбасы. Дискреттеу аралығын анықтау. 
Аналогтық-цифрлық түрлендіру сұлбалары 
Таңдау және сақтау сұлбасы 4.3-суретте келтірілген. Оның жұмысы 
кілтпен басқарылады. Таңдау кезінде (S-sample) кілт тұйықталады және C 
конденсаторы кіріс сигналының ағымдағы кернеу мәніне дейін зарядталады. 
Процесс кезінде (H-Hold) кілт ашық және операциялық күшейткіштің 
шығуында сигнал мінсіз жағдайда тұрақты болып қалады. Бұл кілт әлі 
құлыпталған кезде соңғы шығыс мәніне тең болады. 
4.3 сурет - Жеке күшейткіші бар таңдау және сақтау сұлбасы 
S режимінде шығыс сигналының амплитудасы v0 = Vi кіріс сигналының 
лездік мәніне тең. H ұстап қалу режимінде шығу сигналы тұрақты және тізбек 
таңдау режимінде жұмыс істеген соңғы шығыс мәніне тең. 
Дискретті сигнал үздіксіз сигналға қатысты дискреттеу аралығының 
шамамен жартысына артта қалады. Егер дискретизация процедурасы үлкен 
басқару жүйесінің бір бөлігі болып табылса, бұл кідіріс фазалық артта қалуды 
тудыруы және тиісті құрылғымен салыстырғанда сандық реттеуіштің 
тұрақтылық ауқымының қысқаруына әкелуі мүмкін. 

98 
Аналогтық сигналдың дискреттеу аралығын дұрыс анықтау өте 
маңызды. Дискреттеу интервалы шығыс сигналы қолайлы дәлдікпен 
аналогтық кіріс өзгерістерін сипаттауы үшін жеткілікті қысқа болуы тиіс. 
Дискретизацияның теориялық жиілігі түрлендірілетін сигналдың ең жоғарғы 
құраушы жиілігінің екі еседен артық болуы тиіс. 
Егер дискретизация аралығы тым үлкен болса, яғни таңдау жиілігі тым 
аз болса, компьютер бастапқы сигналдың дұрыс емес көрінісін алады. 
Сонымен қатар, тым аз интервал, көп есептеулерді орынсыз орындайды. 
Сонымен қатар, жылдам әрекет неғұрлым көп болса, соғұрлым құрылғы 
қымбат болады. Бастапқы сигнал туралы таңдаудан кейін келесі үлгіге дейін 
ештеңе белгісіз болғандықтан, дискретизация кезеңі бастапқы сигнал 
айтарлықтай өзгермейтіндей қысқа болуы тиіс. 
Басқаша айтқанда, таңдау жиілігі дискретті аналогтық сигналды 
кейіннен қалпына келтіру үшін жеткілікті болуы тиіс. 
Компьютерлік өңдеу үшін өлшеуіш сигналдың дискретті аналогтық 
мәндерін сандық нысанда ұсыну қажет, яғни аналды-цифрлық түрлендіруді 
орындау қажет. Тиісті құрылғы АСТ Аналогты-Сандық Түрлендіргіш деп 
аталады. АСТ екілік сөзді генерациялайды - сандық Шығыс - аналогтық 
сигнал негізінде. 
АСТ түрлі принциптерге сәйкес жұмыс істей алады; екі кең таралған 
әдіс - параллельді салыстыру және қадамдық ұлғайту. 
Салыстыру принципі бойынша жұмыс істейтін АСТ-да кіріс кернеуі 
белгілі тірек кернеуі мен кедергі каскадының негізінде жасалған кернеудің 
әртүрлі деңгейлерімен салыстырылады (4.4 сурет). Әрбір салыстыру 
сұлбасының шығуында-компаратор кіріс және тірек кернеулерінің 
арақатынасына байланысты 0 немесе 1 пайда болады. Әрбір компаратордың 
шығуы екілік кодқа айналады. 
Қадамдық жақындау принципі бойынша жұмыс істейтін АСТ ЦАТ 
негізінде салынған . Кіріс сигналының диапазоны 2n-1 интервалға бөлінген, 
мұнда N - бит саны. Есептеуіш тез аналогтық мәндерге бірден түрлендірілетін 
тізбекті сандарды жасайды. Есептеуіш АСТ шығысы мен кіріс мәні 
арасындағы кернеудің айырмашылығы АСТ рұқсат етілген қабілеттілігінен 
кем болмайынша шығуды ұлғайтуды жалғастырады . Қадамдық жақындау 
негізінде түрлендіру ЦАТ-түрлендіру уақытына және кіріс мәніне байланысты 
белгілі бір уақытты талап етеді. Жалпы айтқанда, ОА-түрлендіру уақыты 
наносекунд диапазонында, ал типтік АСТ үшін бұл уақыт 0,5-тен 400 мкс-қа 
дейін. 
Рұқсат түрлендіру әдетте 10-12 битті құрайды,яғни 1023 не 4095 аралық 
кернеу; егер кіріс сигналын өзіне сәйкес үлеспен толық кіріс шамасымен 
квантталады. АСТ сипаттамасының бір бөлігі ЦАТ үшін - рұқсат, нөлдік 
араласу, сызықтық және түрлендіру уақыты сияқты анықталған. 

99 
4.4 сурет - Параллель салыстыру сұлбалары бар АСТ 
АСТ жұмыс істегенде оның шешуші қабілеті толық пайдаланылуы 
маңызды.
Іс жүзінде сирек түрлендірілетін кіріс сигналы (датчиктің шығуы) өз 
диапазонының 0 – 100% - дан өзгереді. Әдетте, оның теориялық 
диапазонының 5% шегінде өзгеріс қалыпты болып табылады және 10-биттік 
АСТ түседі. Сонда сигналдың нақты кіріс диапазоны 1023-тен 5% немесе 50-
ге жуық кернеу аралығын құрайды. 
Осылайша, сандық рұқсат барлық диапазонның 1/50 бөлігі, яғни 2% 
(3.5, а сурет.). Егер АСТ оның орнына 0 – ге 20% болғанда және 1023-ге 5% 
кіріс сигналында теңеуге болады, онда датчиктің 1/1023 немесе 0,1% 
диапазонында рұқсат әлдеқайда жоғары болады. АСТ бүкіл диапазонын 
пайдалану үшін күшейту коэффициентін де, кіріс аналогтық сигналдың 
кернеуінің жылжуын да құру қажет. Мұны операциялық күшейткішпен 
жасауға болады (сурет 4.5 б). Кернеудің ығысуы R1 ауыспалы резистормен 
тұрақты ток күшейткішінің шығысы АСТ кіріс сигналының минимумына 
сәйкес келетіндай етіп реттеледі, ол өз кезегінде өлшеу сигналының ең аз 
мәніне сәйкес келеді. R2 айнымалы резисторы кіріс өлшеу сигналының 
максимумына арналған күшейткіштің шығыс деңгейі АСТ максималды мәніне 
сәйкес болатындай етіп күшейткішті баптау үшін қолданылады. 
Егер сигналдарды беру үшін 4-20 мА диапазоны пайдаланылса, онда 
тізбектің үзілуін 0 мА сигналы ретінде анықтауға болады. АСТ датчиктің 
жұмыс істемейтін күйін индикациялау үшін де қолдануға болады (4.5 сурет). 
Егер АСТ максималды кіріс сигналы 12 биттік АСТ 4095 орнына 4000 мәніне 
сәйкес келсе, онда шығу сөзінің үлкен мәндерін ерекше және қате 
жағдайларды индикациялау үшін қолдануға болады. Бұл, алайда, кейбір 
қосымша Электрондық сұлбалар мен өңдеу құралдарын талап етеді. 

100 
а) б) 
4.5 сурет – АСТ 0-100% (а) барлық диапазонын пайдалану; 
R1 резистормен R2 резистормен күшейту коэффициенті R1 резистормен 
нөлдің ығысуын теңеу
Негізгі ұғымдар мен элементтер: 
1) ИНС - үздіксіз хабар көзі (a(t) - кейбір тербеліс). 
2) АСТ-аналды-сандық түрлендіргіш: 
а) уақытша дискретизация; 
Уақытша дискретизацияның теориялық негізі Котельников теоремасы 
болып табылады-шектеулі спектрі бар кез келген үздіксіз S(t) сигналы уақыт 
интервалы арқылы алынған оның есептеулері бойынша дәл қалпына келтіруге 
болады. 
Мұндағы: 
F - сигнал спектрінің жоғарғы жиілігі. 
б) деңгей бойынша кванттау (ешқандай аналогтық сигнал дәл елестету 
мүмкін емес); 
в) примитивті кодтау (АСТ - да заманауи байланыс жүйелерінде тиімді 
кодтау (деректерді қысу) + бөгеуілге орнықты кодтау қолданылады. 
3) М-Модулятор. ГҚК - тасымалдаушы тербеліс генераторы, модулятор-
екі кіру және бір шығу құрылғысы, бірінші кіріске төмен жиілікті хабар 
беріледі. Екінші ВЧ кіруіне тербелісті тасымалдайтын тасымалдаушы 
шығысында-модульденген сигнал. Модуляция - берілетін төмен жиілікті 
сигнал заңы бойынша жоғары жиілікті таратқыштың бір немесе бірнеше 
параметрлерін өзгерту процесі. 
4) Демодуляция - жоғары жиілікті сигналдан төмен жиілікті хабарды 
бөлу процесі. 
5) РУ-шешуші құрылғы. 

101 

жүктеу/скачать 3,44 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: