A/D-muunnos | Taustaa

Oheissa kuvassa (työohjeen kuva 6) on PCM-piirin A/D-muuntimen lohkokaavio: vasemmalta oikealle lukien piiriin syötettävä analoginen signaali (J37), S/H-piirin ulostulo (J38), laskurin DA-muuntimen ulostulo (J39) ja PCM-signaalin (binäärikoodi) ulostulo (J40).

Laskuriin (Counter) perustuva AD-muunnin:

Laskurin arvo on alussa nolla, esim. tässä työssä 4-bittisellä muuntimella 0000₂ ,joka on muutettu laskurin jälkeisellä DAC:lla (Digital-to-Analog Converter) jännitteeksi (0 mV) ja takaisinkytketty komparaattorin sisäänmenoon. Komparaattori vertailee S/H-piiriltä tulevaa näytettä (jännitettä) ja laskurin ulostulon jälkeisen DAC:n arvoa.

Laskuri toimii kellopulssilla ja nostaa lukemaansa niin kauan kun S/H > DAC eli pitää laskurin käynnissä (1 = enable) kunnes laskurin DAC saavuttaa tai ylittää S/H:n näytteen tason ( S/H < DAC), jolloin komparaattori antaa arvon 0 eli pysäyttää laskurin (0 = disable)). Tällöin laskurin lukema lähetetään rekisteriin ja laskuri nollaantuu.

Esim. näytteen arvo S/H = 900 mV. Laskurin arvoa nostetaan niin monta kertaa, että laskurin arvo on vähintään yhtä suuri kuin näytteen arvo:

==> 0000₂ (DAC = 0 V < S/H)

Tässä laskurin yhden "portaan" arvo on laskettu 5V jännitteellä, joka on jaettu 4-bittisessä muuntimessa 2⁴-1=15 portaaseen eli 5V/15 porrasta = 0.333mV/porras.

Esimerkkitulos ja sen tulkinta

Seuraavassa kuvassa näkyy esimerkkimittaustulos em. lohkokaaviosta:

Keltainen = analoginen signaali (J37)

Kysymys

Oheisesta kuvassa näkyy laskurilla toteutetun 4-bittinen AD-muunnoksen vaiheet analogisesta (Ch1) digitaaliseksi (Ch4) signaaliksi. Laskurin digitaalinen arvo on muunnettu analogiseksi (Ch3). Tätä arvoa verrataan S/H-piirin ulostuloon (Ch2) ja laskurin arvoa kasvatetaan kunnes laskurin arvo on vähintään yhtä suuri kuin S/H-piirin ulostuloon. Kuvaan on merkitty kuusi perättäistä näytettä (1.…6.).

Kysymys: Mitkä ovat näytteitä 1., 2., 4. ja 5. vastaavat binäärikoodit?