Аналого-цифровые тракты – Введение
В настоящий момент практически все оптоэлектронные приборы содержат в себе аналого-цифровые тракты. Основным плюсом аналоговых трактов является скорость работы. Но способность решать широчайший спектр задач анализа и обработки информации ставит аналого-цифровые тракты первыми по популярности.
Аналого-цифровые тракты – Структура и Функционирование
Структурная схема аналого-цифрового тракта
Несмотря на то, что приемная часть схемы несколько отличается от схемы аналоговых трактов, в остальном они практически полностью совпадают со схемой измерительных приборов, содержащий только аналоговые тракты.
Вход в электронный тракт и роль линейных компонентов, таких как предварительный усилитель и усилитель-фильтр, отличаются от аналоговой схемы. Но, как уже говорилось выше, представленная схема практически совпадает с измерительным вариантом в аналоговой схеме.
На вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) поступает непрерывный аналоговый сигнал, который сразу же подвергается процессу дискретизации. Это означает, что устройство выборки и хранения (УВХ) преобразует сигнал в набор дискретных импульсов, которые, могут иметь различную форму и протяженность во времени. Для простоты преобразования применяется экстраполятор нулевого порядка. Он позволяет зафиксировать уровень сигнала между выборками. В результате такого преобразования на выходе из УВХ регистрируется так называемая «ступенчатая» волна.
Дискретизация в устройстве выборки и хранения
Затем дискретный сигнал попадает на устройство преобразования «непрерывная величина-код» (ПНК), где преобразуется в цифровой сигнал. Цифровой сигнал представляет собой набор импульсов, каждому из которых присваивается свой вес в зависимости от уровня сигнала на входе ПНК. В зависимости от того в какой ΔU попадает сигнал, ему приписывается цифровое значение. Далее все разряды цифрового кода передаются в последующие устройства параллельно. Временной промежуток между двумя передачами совпадает с шагом дискретизации T.
Преобразование «непрерывная величина-код»
Если дальнейшая обработка сигнала не требуется, то он попадает на дешифратор, где цифровой код преобразуется в необходимый для отображения на индикаторе вид.
В случае необходимости преобразования сигнала далее, он попадает в буферное запоминающее устройство (БЗУ), откуда посылается в микропроцессор. В БЗУ каждому отсчету приписывается адрес в виде цифрового кода. Далее вся информация о сигнале (цифровое значение ΔU и адрес) размещается в регистре. Регистр – система триггеров, предназначенная для запоминания сигнала. Затем информация, содержащаяся в БЗУ, пересылается в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), представляющее собой такой же набор регистров с адресами. Здесь, согласно программе заложенной в ОЗУ, происходит изъятие необходимого отсчета, который передается в арифметико-логическое устройство (АЛУ). В АЛУ над кодом производятся операции сложения и сдвига, в результате чего формируется цифрой код, который затем опять размещается в ОЗУ.
Описанная выше процедура называется цифровой фильтрацией сигнала, так называемого процесса расчета выходных кодов по входным. Микрокоманды для операций, константы и любая другая служебная информация, которая необходима для процесса цифровой обработки сигнала, содержится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).
Информация, полученная после преобразования в ОЛУ, может быть отображена на выходном устройстве в виде необходимом для индикации (изображение, цифровой код, график и т.п.). Необходимый вид информация приобретает, пройдя через контроллеры выходного устройства.
Это был основной алгоритм работы аналого-цифровых трактов.