Электрлік өлшеулер

Деңгейі бойынша үздіксіз өлшенетін  шаманың уақыттан квантталуы және дикреттелуі 9.1-суретте көрсетілген, мұндағы Х(t) - өлшенетін шаманың өзгеру графигі; Хк(t)-кванттық шаманың квантталу деңгейіне ең жақын теңдестірілген шамасының өзгеру графигі; t₁, t₂,.., tn - өлшеу уақыттарының кезеңдері; Хк₁, Хк₂,..., Хк_n - кванттау деңгейі; А₁, А₂,...,А_n - t₁, t₂, ...,t_n  уақыт ішінде өлшеу кезіндегі СӨА көрсетулеріне сәйкесті ординаталары.

СӨА коды квантталу деңгейінің теңдестірілген өлшенетін мәніне сәйкес шығарылады. Теңдестіру ең жақын квантталу  деңгейімен ең жақын үлкен немесе тең, ең жақын кіші немесе тең, сонымен бірге ең жақын үлкен немесе ең жақын кіші немесе квантталу деңгейімен жүргізілуі мүмкін.

Квантталу деңгейінің мүмкін болатын  саны СӨА құрылғысымен анықталады. Квантталу деңгейінің санынан есептеу  құрылғысының сыйымдылығы (мүмкін болатын есептеу саны) тәуелді болады.   Мысалы, егер СӨА есептеу құрылғысы ең жоғары көрсеткіші 999 болса, онда мұндай аспап 0-ден 999-ға дейінгі аралықтағы шексіз мәндерін бар болғаны 1000 әр түрлі көрсеткіштерімен бейнелейді., яғни бұл аспапта өлшенетін шама 1000 квантталу деңгейі бар квантталған шамаға түрленеді.

9.1-сурет

Өлшенетін шаманың деңгейі бойынша  квантталуынан дискреттік қателік  пайда болады, бұл қателіктің пайда  болу себебі өлшенетін шаманың шексіз көп мәндері тек СӨА көрсеткіштерімен ғана шектелуімен түсіндіріледі. 9.1-суретте дискретті шаманың пайда болуы көрсетілген.

Көрініп тұрғандай, өлшеу кезінде  көбінесе СӨА көрсеткіштері мен  өлшенетін шамалардың мәндері арасында айырмашылықтар болады. Бұл айырмашылық  дискреттіктің ∆Х_д абсалюттік қателігін береді. Дискреттік қателігі тек қана СӨА-ға тән, ал аналогтық аспаптарда болмайды. Бірақ бұл қателік аспаптың дәлдігін арттыруға бөгет болмайды, себебі квантталу деңгейін дәл таңдай отырып, дискретті қателікті өте аз мәнге кішірейтуге болады.

Бұл жерде, аналогты аспаптың есептеу  құрылғысының көрсетуін жуықтау  нәтижесінде пайда болатын қателіктер, сандық аспаптың дискреттік қателігімен  бірдей (сәйкес) болатынын атап өту  керек. 

Сандық аспаптардың  тораптары.

СӨА-да электрондық элементтерін пайдаланатын бір қатар арнаулы тораптар қолданылады. Қазіргі кезде СӨА өндірісінде микроэлектроникалық бұйымдар-өте шағын, әрі сенімді функционалдық тораптар болып табылатын интегралдық схемалар кеңінен қолданылады.

Жалпы түрде кейбір жиі кездесетін СӨА тораптарын қарапайым түрде қарастырып көрейік.

Триггерлер (Тг) - екі тұрақты тепе-теңдіктегі күйі бар, сыртқы сигналдың көмегімен бір күйден екінші күйге секіріп өте алатын қабілеті бар құрылғы. Жаңа тұрақты күйі басқа сыртқы сигнал келіп, оны өзгерткенше сақталады.

Қазіргі уақытта СӨА-да күйлері  шығыстық түйіспелердің потенциалдық деңгейімен айрықшаланатын, потенциалды  деп аталатын триггерлерді қолданады. СӨА-да қолданылатын триггерлер шала өткізгіш элементтерді (транзисторларды, диодтарды) резисторларды, конденсаторларды пайдалана отырып жасалынады.

Триггерлер сондай-ақ интегралдық  микросхема түрінде жасалады.  

9.2-суретте триггердің үш көрінісі: нөлдік Х₀, бірлік Х₁, санақ кірмесі СК, екі шығысы: нөлдік У₀ және бірлік У₁ бейнеленген.

9.2-сурет

Басқару импульсі Х₀ кіріске келіп түскенде триггер "1"-ші жағдайында болады да, ал импульс Х₁ кіріске түскенде "0" жағдайда болады. "0" жағдайында болғанда шығыстағы потенциал у_о төмен, ал у₁ шығысындағы потенциал жоғарғы болады "0" жағдайында у_о шығысында потенциал жоғары, ал у₁ шығысында потенциал төмен болады.

Басқару импульсін санақ кірісінде  берген кезде триггер әр импульске  байланысты бір күйден екінші күйге  өтеді. Сонымен қатар триггерлердің  басқа түрлері де қолданыс табуда.

 Қайтасанақ құрылғылары (ҚК).

Бұл қондырғылар СӨА әр түрлі  есептерді орындау үшін, мысалы импульс  жиіліктерін бөлу үшін, сандық-импульстік кодты екілік жүйеге, не екілік-ондық  жүйеге түрлендіру үшін т.б. қолданылады.

Санақ кірісі бар триггер қайтасанақ коэффициенті (бөлу) екіге тең қайтасанақ құрылғысы болып табылады, себебі триггердің шығысынан алынатын импульстердің жиілігі триггердің санақ кірісіндегі импульстердің жиілігінен екі есе кем (9.3, а, б-сурет).

9.3-сурет

Егер n триггерді тізбектеп қоссақ (9.4, а-сурет,), онда қай-тасанақ коэффициенті 2ⁿ болатын қайтасанақ құрылғысын аламыз. Мұндай құрылғының жұмысы графиктермен түсіндіріледі (9.4, б-сурет).

Көрсетілген қайтасанақ құрылғысында (схемадағы) триггерлердің жағдайы  осы схеманың кірісіне берілген импульстер санының екілік кодтарына сәйкес келеді (9.1-кестені қара).

9.1-кесте