Разделы

Точность и ошибки квантования

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования и (считая, что АЦП должен быть линейным) нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Кроме того, существуют так называемые апертурные ошибки, которые являются следствием джиттера (англ. jitter) тактового генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом (а не одного отсчёта). Эти ошибки измеряются в единицах, называемых МЗР - младший значащий разряд. В приведённом выше примере 8-битного двоичного АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/256 от полного диапазона сигнала, то есть 0,4 %, в 8-тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/6561, то есть 0,015 %.

Ошибки квантования являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранён ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчёте находится в пределах от нуля до половины МЗР. Как правило, амплитуда входного сигнала много больше, чем МЗР. В этом случае ошибка квантования не коррелирована с сигналом и имеет равномерное распределение. Её среднеквадратическое значение совпадает с среднеквадратичным отклонением распределения, которое равно . В случае 8-битного АЦП это составит 0,113 % от полного диапазона сигнала.

Нелинейность: Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика (в указанном выше смысле) отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки. Важным параметром, описывающим нелинейность, является интегральная нелинейность (INL) и дифференциальная нелинейность (DNL).

Апертурная погрешность (джиттер): Пусть мы оцифровываем синусоидальный сигнал x(t) = Asin2πf0t. В идеальном случае отсчёты берутся через равные промежутки времени. Однако в реальности время момента взятия отсчёта подвержено флуктуациям из-за дрожания фронта синхросигнала (clock jitter). Легко видеть, что ошибка относительно невелика на низких частотах, однако на больших частотах она может существенно возрасти. Эффект апертурной погрешности может быть проигнорирован, если её величина сравнительно невелика по сравнению с ошибкой квантования. Таким образом, можно установить следующие требования к дрожанию фронта сигнала синхронизации.

Таблица 1 - Разрядность и частота АЦП

f q

44,1 кГц

192 кГц

1 МГц

10 МГц

100 МГц

8

28,2 нс

6,48 нс

1,24 нс

124 пс

12,4 пс

10

7,05 нс

1,62 нс

311 пс

31,1 пс

3,11 пс

12

1,76 нс

405 пс

77,7 пс

7,77 пс

777 фс

14

441 пс

101 пс

19,4 пс

1,94 пс

194 фс

16

110 пс

25,3 пс

4,86 пс

486 фс

48,6 фс

18

27,5 пс

6,32 пс

1,21 пс

121 фс

12,1 фс

24

430 фс

98,8 фс

19,0 фс

1,9 фс

190 ас

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Создание простейшего устройства, реагирующего на изменение показаний фотодатчика
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. В последнее время на помощь человеку п ...

Проектирование электропитания устройств связи и автоматики
Электропитание любой системы связи является важной составляющей качественной работы систем передачи информации, поскольку качественное функционирование связевых пунктов во многом зависит ...

Система автоматического управления температурой воды
Управление современными агрегатами тепло-энергетической промышленности требует непрерывного сопоставления текущего хода технологического процесса с заданным и уточнения управляющих возде ...

Копирайт 2019 : www.ordinarytech.ru