2.4. Ацп и буфер хранения дискретных точек системы

Блок фильтрации и обработки разрабатываемого устройства может быть выполнен в 2х принципиально разных вариациях. Соответственно АЦП и буфер для каждой вариации выполняет свои специфические функции, в целом похожие:

В первом случае, когда мы говорим об устройстве, а именно о блоке фильтрации, как о виртуальном приборе, АЦП выполняет функцию переведения нашего исходного сигнала, поступающего с предусилителя, в цифровую форму. В частности это необходимо для дальнейшей работы с сигналом в программном пакете Lab VIEW, так как в виртуальном приборе мы можем работать только с дискретными сигналами.

Необходимые характеристики АЦП:

Главной характеристикой любого АЦП является его разрядность. То есть, с какой точность данный АЦП способен дискретизировать аналоговый сигнал.

Исходным сигналом в разрабатываемом приборе будет являться усиленный сигнал, поступающий с антенны. Помимо РГМ данный сигнал несет в себе множество дополнительных помех. РГМ это сигналы с малой амплитудой, настолько малой, что амплитуда помех в некоторых случаях будет выше амплитуды полезного сигнала. Поэтому, чтобы точно передать суммарный хаотичный сигнал, включающий в себя и РГМ и помеху, целесообразно использовать АЦП с высокой разрядностью, например АЦП с разрядностью 12 - 16 бит.

Также важной характеристикой является точность. Точность полностью зависит от наличия погрешностей. В АЦП существует 3 вида погрешностей: 1.Ошибка квантования, которая является следствием ограниченного разрешения АЦП. 2.Ошибки связанные с нелинейностью, которые могут быть уменьшены с помощью калибровки 3. Апертурная погрешность, которая очень мала на низких частотах. Все виды ошибок измеряются в МЗР (младший значащий разряд). Погрешность не должна быть больше чем 0.2% от полного диапазона сигнала. При Uвх = 1В, погрешность не должна превышать 2мВ.

Блок «буфер» отвечает за сбор дискретных точек поступающих с АЦП, и является полезным для облегчения работы с самим пакетом Lab VIEW, в частности с рядом его функций обработки дискретных сигналов. А именно с функциями, которые используют заданное количество отсчетов при работе с сигналами.

Буфер будет использоваться для записи определенного количества отсчетов. Схема его работы следующая:

1. Поступающие дискретные точки с АЦП записываются в буфер

2. Когда количество точек достигает нужного значения(N), они считываются как массив в программу

3. Память буфера освобождается, и он снова может принимать следующие дискретные точки.

При этом сигнал с АЦП не теряется, так как запись в программу и накапливание значений в буфере происходит условно одновременно. Это похоже на режим работы в реальном времени.

Во втором случае, при построении реального устройства легче использовать аналоговые фильтры, поэтому для реализации записи полученных ритмов аналогово-цифровое преобразование будет происходить после фильтрации исходного усиленного сигнала поступающего с колебательного контура. Оцифровываться будет уже не весь суммарный сигнал, а только определенная частотная полоса. Поэтому можно использовать АЦП с меньшей разрядностью, например 8 битный АЦП.

Блок «буфер» также отвечает за сбор дискретных точек поступающих с АЦП, однако так как реальное разрабатываемое устройство предполагает отсутствие широкого спектра методов обработки сигнала, то блок буфер будет осуществлять просто последовательную запись отсчетов идущих с АЦП.

При разработке реального устройства, для реализации АЦП и буфера, целесообразно использовать микроконтроллер со встроенным АЦП для оцифровки и записи получившихся дискретных отсчетов. Либо использовать дополнительный АЦП для оцифровки и микроконтроллер для обработки и записи отсчетов.