Senzori, traductoare, sisteme de achiziții

1. CONVERTOARE NUMERIC-ANALOGICE

Convertoarele de tip numeric-analogic sunt dispozitive care au rolul de a transforma informaţiile date sub formă numerică într-o mărime analogică, tensiune sau curent. Informaţia de intrare este prezentată în cod binar, binar codat zecimal, Gray etc., în nivele logice corespunzătoare unei anumite familii de circuite integrate digitale.

1. 1 Relaţii de conversie

Vom presupune, în cele ce urmează, că se utilizează un cod binar, iar mărimea de ieşire este o tensiune.

1.1.1 Convertorul unipolar

In cazul unui convertor unipolar, când mărimea de ieşire are o singură polaritate, relaţia de conversie poate fi pusă sub forma

unde N este un număr natural, reprezentat în binar cu n biţi,

iar este pragul de cuantizare al convertorului. Relaţia se va mai putea deci exprima prin

unde s-a introdus tensiunea de referinţă:

Vom presupune în cele ce urmează că aceasta este pozitivă. Valoarea maximă a tensiunii de ieşire (valoarea cap - scară) se obţine pentru bi=1, i=1,2,....,n:

Punctele reprezentative ale graficului Uies(N) se vor aşeza pe o dreaptă (fig. 1). Semnul tensiunii Uies este semnul lui Uref, deci convertorul este unipolar.

Fig. 1.

1.1.2 Convertorul bipolar.

Relaţia de conversie a unui convertor bipolar se poate obţine din aceea a convertorului unipolar, scăzând 0,5Uref:

Dacă b1=0, Uies<0, iar dacă b1=1, atunci Uies >0.

Pentru câteva combinaţii bi în tabelul de mai jos sunt date valorile Uies:

Codul acesta de reprezentare a numerelor cu semn poarta numele de cod binar deplasat.

Dacă se foloseşte drept prim bit , se obţine reprezentarea în complement faţă de doi,

Rezultă datele din tabelul următor:

Codul binar deplasat este cel mai frecvent folosit în CNA, în timp ce reprezentarea în complement faţă de doi este preferată în sistemele de prelucrare numerică a semnalelor.

1.2 Reprezentare schematică

Este dată în figura 2.

Fig. 2.

1.3 Erori ale CNA

1.3.1 Erori statice

- Eroare de “0” sau de "offset" (fig. 3.a);

- Eroare de factor de scară (fig. 3.b);

- Eroare de neliniariate (fig. 3.c). Când eroarea absolută de neliniaritate depăşeste pragul de cuantizare, poate apare o eroare de nemonotonie.

Fig. 3

1.3.2 Erori dinamice

Răspunsul CNA la schimbarea datelor nu este instantaneu. Tensiunea de ieşire poate arăta ca în fig.4, în care s-a presupus că schimbarea datelor are loc la momentul t=0.