Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в цифровой сигнал (в цифровой двоичный код). Для задач измерения значения сигнала в произвольный момент времени используют асинхронный режим работы с АЦП с жестко не привязанными по времени одиночными аналого-цифровыми преобразованиями. Для задач измерения функциональной зависимости изменения аналогового сигнала используют синхронный режим работы АЦП. Синхронный режим работы АЦП без пропусков данных на сколь угодно большом интервале времени называют также потоковым режимом. Синхронные АЦП, как правило, поддерживают покадровый принцип сбора данных, когда оцифрованные отчёты измерения образуют условные кадры с заданным количеством отсчётов, соответствующих заданным каналам измерения.

АЦП является неотъемлемой частью системы сбора данных.

Основные параметры АЦП:

• Входной диапазон сигнала (диапазон измерения).
• Частота преобразования [Гц] – частота следования аналого-цифровых преобразований. В терминологии ЦОС частота преобразования АЦП называется частотой дискретизации сигнала в его цифровом представлении.
• Период преобразования [c] = [1/Гц] – величина, обратная частоте преобразования. В терминологии ЦОС период преобразования АЦП является периодом преобразования сигнала в его цифровом представлении. Для асинхронных АЦП нормируется время преобразования.
• Полоса частот пропускания АЦП [Гц]…[Гц]. Это диапазон частот сигнала, который пропускает преобразователь по уровню сигнала -3 дБ.
• Разрядность АЦП – количество N двоичных разрядов преобразователя, при этом количество уровней квантования сигнала в цифровом представлении АЦП равно 2^N.
• Соотношение сигнал/шум канала преобразования АЦП [дБ]
• Технология АЦП. Типичные представители: АЦП последовательного приближения, сигма-дельта АЦП.
• Межканальное прохождение [дБ].

Верхняя частота полосы частот пропускания АЦП последовательного приближения может быть значительно больше частоты преобразования АЦП, а верхняя частота полосы частот пропускания сигма-дельта АЦП не превышает половины частота преобразования АЦП.

АЦП различаются типами входов. Чаще встречаются АЦП с входом напряжения, реже – с входом тока или входом заряда.

Многоканальные АЦП строятся по принципу независимых параллельных каналов АЦП или по принципу АЦП с коммутацией каналов.

АЦП с коммутацией каналов разделяются на АЦП с входным коммутатором каналов (у которых коммутационный процесс происходит непосредственно в измерительной цепи) и на АЦП с внутренним коммутатором, например, как у E20-10 (у которых коммутационный процесс происходит внутри и измерительную цепь не затрагивает).

Важной характеристикой АЦП является наличие гальванической изоляции входной сигнальной цепи. Для АЦП с входом напряжения важной характеристикой является тип входа напряжения: дифференциальный вход, вход с общей землёй.

По потребительским свойствам все АЦП можно разделить на АЦП общего применения и специализированные АЦП.  Для общего применения больше всего подходят АЦП, имеющие дифференциальные входы напряжения и гальваноразвязку (LTR11, LTR24-1). К специализированным АЦП можно отнести преобразователи, имеющие специальный вход специфического датчика (например, тензометрического – LTR212, LTR216, или ICP-датчика – LTR25), либо предназначенные для выполнения специальных функций (например, измерение частоты – LTR51). В то же время, у АЦП общего применения могут присутствовать специализированные режимы (каналы) измерения (например, измерение сопротивления модулем LTR114).  

В особую группу можно выделить АЦП на основе преобразователей "напряжение-частота" для измерения постоянного или медленно меняющегося напряжения или тока (например, H-27x).

Каналы АЦП, дополненные интерфейсом с ПК, входят в состав систем сбора данных – примеры характерных реализаций были упомянуты выше.

Читайте также по данной теме:

• Какая частота преобразования АЦП нужна для решения моей задачи?
• Повышенные помехи, шум АЦП - анализ причин
• Допустимо ли при выборе оборудования обобщать требования по разнородным каналам измерения?
• Dithering
• Тензодатчики — К какому АЦП подключать?
• Датчик с токовым выходом — К какому АЦП подключать?
• Термопары — К какому АЦП подключать?

---

Примеры использования термина

Упомянутые в статье примеры модулей АЦП производства OOO “Л  Кард”:

Разрядность: 14 бит
Частота преобразования 400 кГц суммарно
Каналов: 16 дифференциальных/ 32 с общей землей
Диапазоны: ±0,15 В…±10 В

Модуль АЦП универсальный
16/32 каналов, 14 бит, 400 кГц

LTR11

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 117 кГц на канал
Каналов: 4 дифференциальных + 4 для ICP-датчиков или тензорезисторов
Диапазоны: ±2 В…±10 В

Модуль АЦП универсальный
4 канала, 24 бит, 117 кГц

LTR24

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 7,6 кГц на канал
Каналов: 4/8
Диапазоны: ±10 мВ…80 мВ
Питание датчиков: 2,5 В или 5 В

Модуль АЦП тензометрический
4/8 каналов, 24 бит, 7,6 кГц

LTR212M

Разрядность: 24 бит
Частота преобразования до 50 кГц
Каналов: 16
До 256 двухпроводных тензометрических каналов
в одном крейте

Модуль АЦП тензометрический
16 каналов, 24 бит, 50 кГц

LTR216

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 78 кГц на канал
Каналов: 8 для ICP-датчиков
Питание датчиков: источник тока 2,86 / 10 мА

Модуль АЦП для ICP датчиков
8 каналов, 24 бит, 78 кГц

LTR25

Число модулей H-51X: от 1 до 8
Число каналов измерений:
от 2 до 16
Частота: максимум 250 кГц на канал
Диапазон входного сигнала: ±10 В или ±1,2 В

Плата-носитель (частотомер)
до 8 субмодулей, 250 кГц

LTR51

Разрядность: 24 бита
Частота преобразования до 4 кГц суммарно
Каналов: 16 дифференциальных
Диапазоны: ±0,4 В…±10 В

Модуль АЦП универсальный
16 каналов, 24 бит, 4 кГц

LTR114

Субмодули для LTR27

Субмодули для LTR27
поканальная гальваническая развязка

H-27X