Электронные измерительные системы. Цифровые вольтметры. Осциллографы. Системы сбора данных, страница 9

Длина слов, которыми представлены участвующие в этом примере пере­менные, не обязательно должна быть одинаковой. Поскольку соответствую­щие плотности распределения вероятностей являются равномерными, дис­персия каждой из этих переменных равна (1/12) (LSB)², где LSB — значение единицы в младшем разряде. Вот почему важно, чтобы число перемножений при обработке сигнала было возможно меньшим и сами перемножения рас­полагались возможно ближе к месту получения конечного двоичного ре­зультата.

В заключение можно сказать, что квантование в системе сбора и обра­ботки данных приводит к возникновению шума, который

- добавляется к квантованным составляющим на выходе;

- имеет равномерное распределение вероятностей по величине;

- имеет стандартное отклонение (среднеквадратическое значение), рав­ное    (LSB) /  

-  не коррелирован с самим сигналом.

4.5.4 Теория дискретизации по времени

Прежде чем предметом нашего обсуждения станет теория, лежащая в осно­ве взятия выборок, давайте рассмотрим практический пример электронной схемы, с помощью которой осуществляется взятие выборок. В этой схеме время от времени происходит фиксация значения входного сигнала, так что на входе АЦП в течение всего времени преобразования действует постоян­ное напряжение. Такое устройство носит название «схемы выборки и хране­ния». На рис. 4.19 представлена одна из возможных реализаций схемы выбор­ки и хранения. Когда ключ S, с помощью которого осуществляется взятие выборки, находится в положении «0», выходное напряжение  повторяет входное напряжение V_A; схема работает в так называемом «режиме слеже­ния». В усилителе А₁ обратная связь разомкнута, а в усилителе А₂ применена внутренняя обратная связь, так что А₂ = 2; в результате за счет внешней обратной связи коэффициент усиления в целом равен 4: Когда ключ S находится в положении «1», в усилителе A₁, также действует внутрен­няя обратная связь, так что A₁ = 2. Когда ключ S переводится в положение «1», конденсатор С заряжен до напряжения    2V_A.    В схеме   реализуется  режим                 

«хранения»; выходное напряжение  равно 4V_A, где V_A — значение входно­го сигнала в момент времени, когда ключ перебрасывается в нижнее поло­жение (в момент взятия выборки).

На рис. 4.20 изображены синусоидальный входной сигнал V_A, сигнал, которым задаются моменты взятия выборок (значения этого сигнала соот­ветствуют положению ключа S в схеме на рис. 4.19), и результирующий вы­ходной сигнал . Пока S = 0, выходной сигнал повторяет входной сигнал. Когда S = 1, в схеме удерживается последнее значение V_A, на момент при­нятия сигналом S значения 1. Таким образом, фиксация значения входного сигнала V_A происходит в тот момент времени, когда S переключается из 0 в 1. Поэтому данную схему точнее было бы назвать «схемой слежения и удер­жания».