7. Преобразование дискретных сигналов в непрерывные

Прежде всего необходимо иметь в виду, что дискретный сигнал определяет значения изменяющегося параметра через определенные интервалы времени в те моменты, когда были проведены замеры. Поэтому преобразование дискретного сигнала позволяет определить значения непрерывного сигнала только в определенных точках. Это совершенно аналогично вычерчиванию кривой по точкам, когда информация о поведении кривой между точками остается неизвестной.

Следовательно, преобразование дискретного сигнала в непрерывный сводится к преобразованию двоичного (а иногда и десятичного) кода в постоянное напряжение, величина которого равна дискретному числу.

Наиболее распространенным способом преобразования дискретных величин в непрерывные является так называемый метод взвешивания. Этот метод получил свое название благодаря тому, что при его использовании производится "взвешивание" всех единиц двоичного числа.

Так, например, имеется число 111. В этом числе левая единица "весит" 4 в, средняя - 2 в, а правая - 1 в. Поэтому в сумме получаем 4 + 2 + 1 = в.

Сказанное позволяет построить схему преобразования. Так, например, на рис. 1.6 показана схема для преобразования четырехразрядных чисел. Если в этой схеме установить R эталонных источников напряжения, то она может быть использована для преобразования любого R-разрядного числа.

Рис. 1.6. Схема преобразования двоичного кода в постоянное напряжение

Работа этой схемы основана на том, что в соответствии с поступающим дискретным сигналом осуществляется необходимое переключение контакторов. При отсутствии импульса (единицы) в данном разряде соответствующий контактор находится в левом положении. Если в разряде имеется единица, то контактор переключается в правое положение, включая эталонное напряжение, соответствующее весу данной единицы.

Если, например, подано число 1011, то контакторы переключатся в 3, 1 и 0 разрядах, подавая на выход соответственно напряжения 8, 2 и 1 в. Поэтому на выходе схемы появится напряжение, равное 8 + 2 + 1 = 11 в.

В случае, когда необходимо осуществить преобразование десятичного числа, в схеме должны быть установлены эталонные источники напряжения, равные 1, 10, 100 в и т. д.

При установке в схеме рис. 1.6 электронных переключателей эта схема может преобразовывать двоичный код со скоростью до 1 млн. импульсов в секунду.

Форма напряжения, получающаяся в результате преобразования дискретных сигналов в постоянные напряжения, показана на рис. 1.7. Однако, если на выходе преобразующего аппарата установить необходимые фильтры, то можно получить более сглаженную кривую напряжения (рис. 1.8). Естественно, что полученная кривая точно отображает напряжение только в тех точках, в которых производилось преобразование. При этом, чем с большей частотой производится преобразование, тем точнее полученная кривая напряжения. Как было показано выше (теорема Котельникова), при соответствующем выборе частоты непрерывное напряжение может быть получено без потери информации, т. е. со степенью точности, превышающей погрешности измерения.

Рис. 1.7. Форма напряжения на выходе схемы преобразования

Рис. 1.8. Сглаженный сигнал на выходе преобразующего аппарата