Analog-raqamli o‘zgartgichlar
Real elektrtexnik qurilmalardagi jismoniy jarayonlar haqidani ma’lumotlar analogli formada ifodalanadi. Turli tahlil, nazorat va boshqarish qilinadigan ob’ektlarga, boshqaruvchi ta’sirlari ham shunday formada tuzilishi kerak. Datchiklardan olingan analogli ma’lumotlarga raqamli usullar bilan ishlov berishni amalga oshirish imkoniyati uchun, ushbu ma’lumotni raqamli qurilmalarni qabul qilishiga imkon beradigan ko‘rinishga o‘zgartirishni bajarish kerak bo‘ladi.
Analogli signallarni raqamliga o‘zgartirishni analogli-raqamli o‘zgartirish deb nomlanadi va analogli-raqamli o‘zgartgichlarda (ARO’) amalga oshiriladi. Teskari o‘zgartirish, bu raqamli qurilmaning chiqishidan olingan ma’lumotni analogli formaga, uzluksiz vaqt funksiyasi ko‘rinishidagi, o‘tkazishni o‘z ichiga oladi, buni
107 Chris J. Georgopoulos Interface fundamenentals in Microprocessor-Controlled Systems. A member of the Kluwer academic publishers group. Greece, 2009, 143-148 p.
raqamli-analogli o‘zgartirish deb nomlanadi va raqamli-analogli o‘zgartgichlarda amalga oshiriladi (ARO’).
Analogli-raqamli o‘zgartgich (ARO’) mikroelektron qurilma bo‘lib, uzluksiz almashib turuvchi analogli signalni raqamli kodga avtomatik ravishda almashtirishni amalga oshiradi. Analogli-raqamli o‘zgartirish jarayoni uchta bosqichni o‘z ichiga oladi: vaqt bo‘yicha diskretizatsiyalash, daraja bo‘yicha kvantlash va shifrlash.
rasmda analogli kuchlanishni ua(t), ob’ektdan birlamchi o‘zgartgich (datchik) yordamida olingan, qandaydir informatsion signal sifatida bog‘lanishi keltirilgan.
108-rasm. Analogli kuchlanishni informatsion signal sifatida bog‘lanish
grafigi108
Vaqt bo‘yicha diskretizatsiya, informatsion signalni ua(t), n ga teng vaqt oralig‘larida, qiymatlarini qayd qilish kerak bo‘lishini ko‘zda tutadi, Td diskretizatsiya davri deb nomlanadi, bunda, ua(t) qiymatlar Td oralig‘idagi o‘rtacha qiymatga teng olinadi.
Daraja bo‘yicha kvantlash, bu ua(t) funksiyani o‘zgaruvchi diapazonda, m
kvantlash darajasiga mjQ teng kvantlash qadami bilan Q ajratishni nazarda tutadi,
108 Peter G. Martin and Gregory Hale. Automation Made Easy. International Society of Automation. USA, 2009. 218 p.
birga teng deb qabul qilingan ma’lum bir darajaga mos ravishda (108-rasm). Bunda, o‘zgartirish faqat diskeditatsiyalash davriga Td teng vaqt ti paytlarida qayd etilish amalga oshiriladi. Balki, bu vaqt paytida ua(t) funksiya qandaydir mjQ darajaga etib borishi, yoki undan oshib ketishi mumkin, ya’ni, berilgan kvantlangan darajaga to‘g‘ri kelmaydi. Shuning uchun, pog‘onali funksiyaning ud,k(niTd, mjQ) qiymati sifatida ti vaqti paytida eng yaqin darajagacha mjQ dastlabki funksiyasining qiymati yaxlitlangani tanlanadi. Daraja bo‘yicha kvantlashda yaxlitlanish xatosi sodir bo‘ladi, uning maksimal qiymati ±Q/2 kattalik bilan aniqlanadi.
Shifrlash, ikkilik raqamli kodning Xj har bir qiymatiga ud,k(niTd, mjQ), o‘nlik ekvivalent tartib raqamiga teng mj kvantlangan darajani o‘z ichiga oladi. Bunday xollarda, kodning maksimal qiymatiga mumkin bo‘lgan kirish kuchlanishini maksimal qiymati to‘g‘ri keladi, bitta kvantni ayirib tashlaganda (ukir.max-Q). Bunda, bitta kodli kombinatsiya kirish kuchlanishining ua(t) nollik qiymatiga mos bo‘lishi kerak, deb tushuntiriladi.
109-rasm. Parallel kodlash ARO’ sxemasi
rasmda bironta mumkin bo‘lgan parallel kodlash ARO’ sxemasi keltirilgan. Ushbu sxema analogli kuchlanishni n-razryadli ikkilik songa o‘zgartirish imkonini beradi. ARO’ quyidagicha ishlaydi. Etalon EYUK. Eet rezistorli bo‘luvchi yordamida, R1–Rn–1 rezistorlarda bajarilgan, 2n gradatsiyaga bo‘linadi va operatsion kuchaytirgichning inversiyalovchi kirishiga uzatiladi. 2n gradatsiya uchun 2n–1 operatsion kuchaytirgich kerak bo‘ladi. O‘zaro biriktirilgan noinversiyalovchi kirishlarga analogli kirish kuchlanishi ukir beriladi.
Operatsion kuchaytirgichlarning inversiyalovchi kirishlariga, yuqoridagi
sxemadan boshlab, mos ravishda kuchlanishlar bo‘ladi
Eet
2 n 1
2n ,
Eet
2 n 2
2n
Eet
va h.k.z. pastki operatsion kuchaytirgichning
2n n
2n
qiymatigacha.
Operatsion kuchaytirgichlar komparatorlar sxemasi bo‘yicha ulangan, va noinverslanuvchi kirishdagi analogli kuchlanishni ukir inverslanuvchi kirishdagi etalon kuchlanishning uet bir qismi bilan solishtirish imkonini beradi. Agar, analogli kuchlanishning darajasi ukir, operatsion kuchaytirgichning mos inverslanuvchi kirishdagi uet kuchlanishga teng yoki undan katta bo‘lsa, unda uning chiqishida musbat kuchlanish bo‘ladi. Agarda analogli kuchlanish ukir inverslanuvchi kirishdagi uet kuchlanishdan kam bo‘lsa, unda ma’lum operatsion kuchaytirgichning chiqishida manfiy kuchlanish bo‘ladi. Shunday qilib, (sxema bo‘yicha) qancha yuqorida turgan operatsion kuchaytirgichda musbat kuchlanish paydo bo‘lsa, kirish kuchlanishi shuncha yuqori bo‘ladi.
Birinchi EC shifrator Q n–1 – Q 0 chiqishlarida, musbat kuchlanishga ega bo‘lgan, ikkilik sonni tuzadi, (sxema bo‘yicha) eng yuqori operatsion kuchaytirgichning tartib raqamiga mos. 109
Parallel o‘zgartiruvchi PO’ lardan tashqari, ketma-ket o‘zgartiruvchi ASO’ lar qo‘llaniladi (analogli signal bir nechta ketma-ket ulangan OK o‘tadi, ularning chiqishida musbat signal paydo bo‘ladi), va konveyrli o‘zgartiruvchi ASO’ lar
109 Peter G. Martin and Gregory Hale. Automation Made Easy. International Society of Automation. USA, 2009.
(analogli signal avval razryadlarda bo‘linadi, so‘ng har bir razryad raqamli formaga o‘zgartiriladi).
ASO’ turini tanlash ikkita asosiy mezondan kelib chiqadi-diskretizatsiyalash chastotasidan va shifrlash bitligidan (razryadligidan).
Diskretizatsiyalash chastotasi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
f 1 , bunda, Td – diskretizatsiyalash davri. Diskretizatsiyalash chastotasi
T
д
д
qancha yuqori bo‘lsa, ASO’ shuncha tez ishlovchi bo‘ladi. Zamonaviy ASO’ larning diskretizatsiyalash chastotasi bir necha yuzgacha yetadigan va ming megagersgacha ham bo‘lishi mumkin. Diskretizatsiyalashning minimal chastotasi Kotelnikov teoremasi bo‘yicha aniqlanadi. Shunga muvofiq, uning chastotasi o‘zgartiriladigan analogli signalning yuqori garmonikasining maksimal chastotasidan, kamida ikki barobar yuqori bo‘lishi kerak.110
Shifrlashning bitliligi (razryadliligi) daraja bo‘yicha kvantlash pog‘onasining maksimal soni yoki kvantlash pog‘ona sonini ta’riflovchi ikkilik sonning razryadliligi bilan aniqlanadi. Masalan, 8 razryadli shifrlashda kvantlash pog‘onasining maksimal soni 28=256 bitga teng, hisoblashni 1 dan emas, 0 dan boshlanishini hisobga olganda 11111111=255 birlik darajadagi ikkilik songa mos keladi. Shifrlashning razryadligi qancha yuqori bo‘lsa, analogli signalni raqamlikga o‘zgartirish aniqligi shuncha yuqori bo‘ladi, lekin uni saqlab qolish uchun xotira hajmi ham shuncha katta bo‘ladi.
|
