Погрешности дискретизатора
До сих пор предполагалось, что квантование по времени производится дельта импульсами. Однако это математическая абстракция. Обычно ключ дискретизатора открывается на определённое время, достаточное для запоминания аналогового сигнала на конденсаторе (даже если этот конденсатор паразитный). Теперь образы сигнала уже нельзя считать распространяющимися до бесконечности. Такая цепь обычно называется интегрирующей и её импульсная характеристика приведена на рисунке 5.
 Рисунок 5 Нарастание напряжения на входе дискретизатора при открывании ключа. |  Рисунок 6 Амплитудно-частотная характеристика дискретизатора |
Именно эта характеристика определяет время открывания ключа дискретизатора, достаточное для установления напряжения, меньшего половины младшего разряда АЦП. Такой режим работы дискретизатора называется режимом слежения. Частотная характеристика этой цепи приведена на рисунке 6.
Теперь образы сигналов не будут распространяться до бесконечности. Амплитуда образа будет зависеть от частотной характеристики цепи заряда конденсатора. На рисунках 5 и 6 приведена частотная характеристика простейшей цепи заряда. Однако на высоких частотах необходимо учитывать переходный процесс более сложных цепей таких как индуктивность проводников корпуса, влияние входных и выходных ёмкостей усилителей. В результате переходная характеристика становится более сложной. В соответствии с ней изменится и ёё частотная характеристика. Пример импульсной и частотной характеристик такой цепи приведён на рисунках 7 и 8.
 Рисунок 7 |  Рисунок 8 |
Кроме частотных характеристик на точность преобразования аналогового сигнала в цифровую форму существенное значение имеет точность временного положения импульса дискретизации. В реальных схемах для дискретизации аналогового сигнала используются генераторы сигналов с конечной длительностью фронтов. Временное положение фронтов сигнала зависит от стабильности генераторов сигнала, порога срабатывания логических схем и уровня помех на шинах питания и заземления микросхем.
В дискретизаторах, работающих в режиме слежения, временное положение, при котором считывается аналоговый сигнал определяется задним фронтом стробирующего импульса. Время открывания ключа зависит от постоянной времени паразитных элементов схемы. Всё это приводит к ограничению полосы частот сигнала, преобразуемого в цифровую форму.
В качестве альтернативного режима работы дискретизатора предлагается интегрирующий режим работы. В этом режиме работы используется начальный участок переходной характеристики схемы. На этом участке напряжение на выходе линейно растёт при подаче на вход постоянного напряжения, то есть осуществляется интегрирование входного сигнала. При этом напряжение на конденсаторе после окончания стробирующего импульса будет пропорционально энергии входного сигнала, длительности и формы стробирующего импульса. Длительность и форма стробирующего сигнала может быть при этом учтена как константа. Уменьшение напряжения по сравнению с режимом слежения может быть скомпенсировано дополнительным усилителем на входе АЦП. Основное преимущество такого режима работы заключается в усреднении влияния переднего и заднего фронта, то есть большая верность преобразования сигнала. Кроме того уменьшается время стробирования, т.к. используется только начальный участок переходной характеристики схемы.
