Analogno-digitalna pretvorba

1. Analogno-digitalnapretvorba

2. Uvod – Teorija signala • Signal ima svrhu da se na prikladan način nekakva poruka isporuči odredištu. • U području komunikacija, obradi signala, te u elektrotehnici općenito, signal je bilo kakva vremenska ili prostorna promjena stanja medija kroz koji se rasprostire. • U računalnoj tehnici ogleda se prvenstveno u promjenama električnih veličina koje se prenose kroz računalni sustav. • Pri obradi signala može se u osnovi utjecati na promjenu njegove amplitude, frekvencije i faze. • Postupak obrade signala u predaji s kojim se u visokofrekventni prijenosni signal - nositelj 'utiskuje' niskofrekventni (NF) signal poruke naziva se MODULACIJA. • Na prijamnoj strani se vrši obratni postupak, nazvan DEMODULACIJA.

3. Analogno-digitalna pretvorba • Signali u stvarnom svijetu su analogni: svjetlo, zvuk, ime itd. • Analogni signal je neprekidan u vremenu i potrebno ga je pretvoriti u niz digitalnih vrijednosti. • Npr. - kada skeniramo sliku na skeneru, skener izvodi - analogno -digitalnu pretvorbu: tj. uzima analogne informacije sa slike (svjetlo) i pretvara ih u digitalne - kada snimimo svoj glas na računalu, koristmo analogno-digitalni pretvarač za pretvaranje svog glasa, koji je analogni, u digitalne podatke.

4. Elektronički uređaj koji pretvara analogni signal (napon) u digitalni jeAnalogno- digitalni pretvarač (ADC skraćeno, A / D ). • Da bi analogni signal pretvorili u digitalni treba definirati brzinu prijenosa tj. frekvenciju kojom se nove digitalne vrijednosti odabiru tj. uzorkuju s analognog signala i razlučivost (broj bitova) • Učestalost novih digitalnih vrijednosti se zove brzina uzorkovanja ili frekvencija uzorkovanja konvertera. • S obzirom da ADC praktično ne može obaviti trenutnu pretvorbu, ulazna se vrijednost mora konstantno zadržavati cijelo vrijeme dok pretvarač izvodi pretvorbu (to se naziva vrijeme pretvorbe). • Ulazni sklop poznat kao ‘’uzorkovati i zapamtiti” obavlja taj zadatak – u većini slučajeva koristećikondezatorda pohrani analognu voltažu na ulazu, te se pomoću elektronske sklopke razdvaja kondezator od ulaza. • Mnogi ADC integrirani sklopovi uključuju unutarnji ‘’uzorkovati i zapamtiti” podsistem.

5. Tri su karakteristične metodepretvorbe: • sukcesivnaaproksimacija • integracija • neposrednausporedba • Premanačinuradarazlikujemosljedeće vrstepretvaraca: • pretvaračisasukcesivnomaproksimacijom • integracijskipretvarači • paralelni (flash) pretvarači • cjevovodni(pipeline) pretvarači • sigma – delta pretvarači

6. Usporedba A/D pretvaračaKontinuiranapretvorbajednoganalognogsignala:

7. Pretvorba više analognih signala (multipleksiranje) Razlučivost 8 16 24

8. Rezultat pretvorbe je digitalni električni signal u vidu pozitivnog ili negativnog strujnog izlaza na predajniku i prepoznavanje tog stanja (ne oblika) u prijemniku. • U većini slučajeva to se simbolički označava sa "1" i "0". • Takav električni signal može se prenositi : - izravno na način da ga se kao različite naponske razine (samo dvije) uputi preko nekog fizičkog voda do primatelja, što je u računalnoj tehnologiji najčešće - drugi je način je da s njim izvrši modulacija signala sinusnog oblika kojeg se potom šalje fizičkim medijem (vodič) ili slobodnim prostorom (radio valovi).  • Digitalizacija signala poruke povećava otpornost na smetnje, omogućava uporabu manjeg frekventnog opsega i vremenski multipleks. • U odnosu na analogni signal unosi se svjestan gubitak vjerodostojnosti tijekom prijenosa, zbog raspona nivoa digitalizacije • Sve se u suštini svodi na zahtjev da se opisani postupci moraju obaviti na način da prosječan korisnik ne vidi nekakvu značajnu razliku između prijenosa analognog i digitalnog signala poruke.

9. Digitalno-analogna pretvorba • Kad treba analogni signal natrag tj. suprotno pretvoriti u digitalni, to čini elektronički uređaj koji se zove digitalno-analogni pretvarač (skraćeno DAC). • Npr. - kada slušamo glazbu s CD-a, CD-player čita digitalne podatke pohranjene na disku i pretvara ih natrag u analogne, tako da možete čuti glazbu.

10. Pretvorba se najčešće odvija otpornom mrežom R-2R. LSB do MSB bit-a (bit-ovinajvećeinajmanjetežinskevrijednosti). Struja je jednaka u svakoj grani.

11. Osnovniparametri D/A pretvaračasu: • - razlučivost(brojbitova), kreće od 8 do 24 bita • - brzina pretvorbe, preko 1 Gsps (sps =uzoraka/s). • Prijenosnafunkcija D/A pretvaračasastoji se od 2Ndiskretnihanalognihvrijednosti. • Primjer: 8-bitni D/A pretvarač, rasponizlazneanalognevrijednosti [0, 5.12V] (napon LSB je 20 mV). • Za razliku od analognih ulaza, kod kojih je multipleksiranjemanalognogsignalamogućekoristiti • jedanA/D pretvaračzapretvorbuvišeanalognihsignala, • zasvakianalogniizlaztrebatićeupotrijebitipojeda • D/A pretvarač.