🗊Презентация Аналого-цифровые преобразователи

Аналого-цифровые преобразователи Лекции по курсу «Электроника систем регистрации элементарных частиц» Жуланов Владимир Викторович тел. 329-47-32 e-mail: zhulanov@inp.nsk.su

Назначение аналого-цифровых преобразователей Сигналы с первичных детекторов имеют аналоговый вид. Однако, в конечном счете они преобразуются в цифровую форму, удобную для хранения информации о событиях для дальнейшей детально обработки. Такая информация может иметь логические значения, например, результат срабатывания или не срабатывания амплитудного дискриминатора по одному или множеству каналов – маска сработавших каналов. Например, в калориметре (первичном детекторе, регистрирующем энергию пролетающих частиц) можно фиксировать факт выделения энергии выше заданной пороговой величины. При обработке события полезней будет знать точное значение выделенной энергии, то есть необходимо преобразовать амплитуду (или площадь) сигнала с калориметра в число, пригодное для хранения. Обычно сохраняют значения в целом виде: , где – минимальный квант энергии, – оцифрованное значение выделенной энергии

Разрядность АЦП Необходимая разрядность АЦП определяется постановкой эксперимента. Например требуется регистрировать энергию частиц от 100 кэВ до 1 ГэВ с точностью 100 кэВ. Тогда квант по амплитуде разумно выбрать =100 кэВ и максимальное значение = 1ГэВ / 100кэВ = 10000. То есть 16 бит достаточно для хранения от 0 до , то есть закодировать любую амплитуду от 0 до 1 ГэВ с точностью 100 кэВ. Повышением разрядности АЦП возможно добиться увеличения точности только до какого-то предела – шума аналогового тракта. Для приведенной выше задачи шум на входе АЦП должен соответствовать величине не большей 100 кэВ. При этом при увеличении разрядности АЦП (и соответствующим уменьшением кванта дискретизации) в младших разрядах будут наблюдаться случайные значения.

АЦП типа Аналог-время-цифра Для построения многоканальной регистрирующей электроники требовались недорогие многоразрядные АЦП. До массового распространения интегральных АЦП в системах регистрации элементарных частиц традиционно использовались преобразователи типа Аналог-время-цифра.

Структурная схема АЦП типа АTЦ

Интегральные АЦП

АЦП прямого преобразования

АЦП конвейерного типа

АЦП последовательного приближения

Передаточная характеристика АЦП

Дифференциальная нелинейность

Интегральная нелинейность

Эффективное кол-во бит

Резюме Задачи аналого-цифровых преобразователей Типы и устройство аналого-цифровых преобразователей Передаточная характеристика АЦП