Page 94 - 6865

АЦП дає можливість замінити порозрядний перетворювач з
вимірювальним підсилювачем в сучасних ваговимірювальних
і інших системах подібного призначення. До основних
особливостей роботи сигма-дельта АЦП відносяться:
надвибірковість вхідного сигналу, яка дозволяє зсунути шум
квантування в область високих частот; цифрова фільтрація і
децимація вихідних даних. На рис.6.5, а показаний розподіл
шуму квантування при частоті відбору, що відповідає теоремі
Найквіста (Котельникова), згідно якої частота відбору fs
повинна удвічі перевищувати частоту вхідного сигналу. На
рис.6.5, б частота fs в К разів перевищує частоту вхідного
сигналу. Шум квантування, що виходить за межу смуги
вхідного сигналу, забирається цифровим фільтром, а потім
частота цифрових відліків зменшується в К разів (тобто
відбувається децимація відліків). Це дозволяє збільшити
відношення сигнал/шум, наприклад, на 3 дБ, якщо частота
вибірки удвічі перевищує частоту, відповідну частоті
Найквіста. З кожним подальшим подвоєнням цієї частоти
відношення сигнал/шум збільшуватиметься ще на 3 дБ. На рис
6.5, в наведена базова структура сигма-дельта АЦП. Заміна
звичного АЦП модулятором дозволяє зсунути практично весь
шум квантування в область, в якій відсутній корисний сигнал.
Функціональна схема сигма-дельта модулятора першого
порядку представлена на рис. 6.6. Базовими вузлами
модулятора є однорозрядний АЦП, роль якого виконує
компаратор, і однорозрядний ЦАП, роль якого виконує ключ.
Вихідні дані представлені однобітовим цифровим потоком,
причому середнє число біт пропорційне значенню вхідного
сигналу. Якщо рівень сигналу збільшиться, то число одиниць
в коді числа теж збільшиться, а якщо сигнал зменшиться, то в
коді числа пропорційно збільшиться число нулів. Таким
чином, число одиниць в цифровому потоці вихідних даних,
віднесене до загальної кількості вибірок, завжди буде
пропорційне величині вхідного сигналу.

91