Praktická elektronika/AD a DA převodníky

Analogově - digitální převodníky

mění vstupní analogový signál (nějaký spojitý průběh napětí) na digitální (ve tvaru logických jedniček a nul). Digitální výstup obvykle očekáváme ve formě binárního čísla pro zpracování logickými obvody.

A/D převodníky se používají například v digitálních voltmetrech a osciloskopech, při nahrávání zvuku mikrofonem do počítače apod..

Komparátor

Vůbec nejjednodušším jednobitovým A/D převodníkem je komparátor, porovnávající dvě úrovně napětí. Pokud je +vstup vyšší než -vstup, je výstupem logická 1, jinak 0.

S výhodou k tomu lze použít operační zesilovač, u nějž jde velmi snadno nastavit napěťovou úroveň, při které sepne.

Smittův obvod

Výstup A přísluší běžnému komparátoru, zatímco B vykazuje zmíněnou hysterezi a tedy zvýšenou odolnost proti šumu a zákmitům.

Smittův obvod pracuje podobně jako komparátor, ale vykazuje tzv. hysterezi – tedy neochotu přejít ze současného stavu do opačného. Je-li na počátku ve vypnutém stavu, musí vstupní napětí překročit horní mez, aby přepnul do sepnutého stavu. A v tomto naopak musí vstupní napětí pro přepnutí do vypnutého stavu klesnout pod spodní mez, která je o trochu nižší.

Tuto vlastnost nejlépe využijeme jako ochranu před rychlým spínáním a vypínáním, když je šum v signálu (blízko úrovni meze). Můžeme jej realizovat buďto pomocí operačního zesilovače s kladnou zpětnou vazbou nebo pomocí dvou tranzistorů.

Smittův obvod s tranzistory

Funkce: Předpokládejme, že na začátku je signál na vstupu na nejnižší úrovni. T₁ je proto uzavřený, všechen proud tekoucí skrz R₄ musí skrz bázi T₂, tento tranzistor je proto otevřený a na výstupu U_OUT je malé napětí čili logická 0. Kolektorový proud T₂ na tranzistoru nemá skoro žádný úbytek napětí, proto R₅ a R₆ pracují jako napěťový dělič: na emitorech obou tranzistorů je napětí přibližně

U_C' = U_zdroj . (R₅ / R₆).

Pokud má nyní T₁ sepnout, musí napětí na vstupu U_B překročit hodnotu horní meze = U_C + 0,7 V. Pokud se to stane, T₁ otevře, T₂ zavře a napětí na R5 poklesne přibližně na nulu, protože R₄ propouští minimální proud. Na výstupu U_OUT je napětí zdroje.

Aby T₁ vypnul, musí U_B klesnout pod spodní mez = 0,7 V.

Velikost hystereze je tedy rozdíl napětí na R₅ v sepnutém a vypnutém stavu, tedy U_C'

Pro větší přesnost bychom museli započítat ještě vliv proudu tekoucího rezistorem R₄.