ЖУРНАЛ СТА 3/2014

16 СТА 3/2014 ОБЗОР /АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА www.cta.ru Примерно в течение последних 25 лет цифровые системы плавно сменили аналоговые как в научных исследова- ниях, так и в инженерии. Выгод от ис- пользования цифровых систем масса и среди них абсолютная повторяемость и гарантированные параметры при ра- зумных ценах, доставка данных без по- терь на любые расстояния, дешевизна их хранения и обработки. Однако весь наш мир аналоговый, и в абсолютном большинстве приложений мы имеем дело именно с аналоговыми величина- ми. Существует также множество задач (рис. 1), которые требуют обработки ве- личин в широком динамическом диапа- зоне. В качестве примеров можно при- вести: ● ультразвуковую микроскопию-де- фектоскопию (scanning acoustic mic- roscope – SAM), или сканирующую ультразвуковую томографию, радары, эхолоты, лидары, ультразвуковую ме- дицинскую диагностику, где переда- ваемые сигналы большой амплитуды возвращаются в виде гораздо более слабого эхо-сигнала, и цифровой пре- образователь должен точно и в реаль- ном времени обработать оба сигнала; ● масс-спектрометрию, где требуется обнаруживать частицы с существенно различным соотношением масса/за- ряд; ● фазовые измерения, которые требуют измерения очень малых различий в амплитуде для определения неболь- шой разности фаз; ● исследования распространения сиг- налов – изучение ослабления сигна- ла на различных маршрутах и при прохождении через различные среды часто требует измерений в широких амплитудных диапазонах. Итак, в целях дальнейшей обработки сигналов очень желательно конверти- ровать «аналог» в «цифру». Однако оцифровка аналоговых сигналов с вы- сокой точностью является нетривиаль- ной задачей. Ради её решения был раз- Широкополосные дигитайзеры высокого разрешения Юрий Широков С появлением доступных по цене высокопроизводительных вычислителей стала возможна обработка информации в реальном времени. Это открыло широчайшие возможности работы с цифровым представлением аналогового сигнала. Но компьютеру необходим интерфейс с аналоговым миром, в качестве которого и служат аналого-цифровые преобразователи. Они являются составной частью цифровых тестеров и осциллографов, аудио- и видеоплееров, видеокамер, томографов, радиолокаторов и многих других устройств, перечень которых можно продолжать до бесконечности. Современные приложения становятся всё более требовательными к скорости и точности обработки аналоговой информации, что подталкивает производителей к развитию технологий оцифровки сигналов. Частота выборки 200 Мсэмпл/с 100 Мсэмпл/с 20 Мсэмпл/с 100–500 ксэмпл/с Измерение распределения температуры Обработка видеосигналов Тестирование источников питания Образование и военные приложения Энергетика Обработка звука Дискретность преобразования Локация 12 бит 14 бит 16 бит 24 бит Рис. 1. Области применения дигитайзеров в зависимости от их характеристик