Часть 2

Аналоговый и цифровой сигналы. Аналого-цифровой преобразователь.

Прежде чем начать разговор о внутренней структуре и параметрах мотор-тестера, необходимо пояснить, что такое аналоговый и цифровой сигналы.

Сущность аналогового сигнала зашифрована в его названии. Этот сигнал представляет собой напряжение или ток, в точности повторяющие какой-либо физический процесс, то есть являющиеся его аналогом. Например, звуковой электрический сигнал представляет собой напряжение, повторяющее переменное давление воздуха, воспринимаемое нами как звук. Или напряжение на датчике положения дроссельной заслонки является аналогом степени ее открытия. Аналоговый сигнал непрерывный, может изменяться с большей или меньшей скоростью и принимать бесконечное количество значений.

В отличие от него цифровой сигнал может принимать только два значения: напряжение есть (единица) либо напряжения нет (ноль). Именно такими сигналами оперирует так называемая цифровая техника, в том числе и компьютер. Для цифрового сигнала характерна высокая помехоустойчивость и надежность передачи данных. 

Классический электронно-лучевой осциллограф является полностью аналоговым устройством. Обработка сигнала от входа осциллографа и до отклоняющих пластин идет в аналоговом виде. Но компьютер, являющийся неотъемлемой частью современного мототр-естера, представляет собой цифровое устройство. Возникает задача преобразования аналогового входного сигнала в цифровой сигнал для дальнейшей его обработки.

В упрощенном виде обработка исследуемого сигнала от входа адаптера до экрана монитора изображена на рисунке:

 Входные цепи мотор-тестера также обрабатывают аналоговый сигнал: осуществляют его усиление (У) и предварительную фильтрацию. Далее сигнал поступает на устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП). В АЦП формируется цифровой сигнал, несущий ту же информацию, что и исходный аналоговый. После преобразования цифровая информация обрабатывается процессором адаптера и передается в персональный компьютер. Компьютерная программа формирует на экране монитора осциллограмму, соответствующую исходному аналоговому сигналу.

Принцип работы АЦП заключается в следующем. Через равные промежутки времени τ, называемые периодом квантования, производится измерение значения аналогового сигнала. Это значение, округлив, можно представить в цифровой форме, то есть последовательности нулей и единиц. Частота, с которой производятся эти измерения, называется частотой дискретизации и обратно пропорциональна периоду квантования τ.

В итоге вместо аналогового сигнала на выходе АЦП имеем последовательность значений напряжения, то есть поток цифровой информации. Совершенно очевидно, что чем выше частота дискретизации, тем качественнее будет оцифрован сигнал. Однако устанавливать слишком большое значение частоты дискретизации тоже нецелесообразно. Ее необходимое значение определяется теоремой Котельникова.

Отображение осциллограммы сигнала на экране происходит по тому же принципу. Имея поток значений и частоту дискретизации, отображая точку за точкой, мотор-тестер воспроизводит на экране исходный сигнал.

Краткий итог. Все электрические сигналы можно разделить на две группы: аналоговые, повторяющие некий физический параметр, и цифровые, состоящие из последовательности нулей и единиц. Аналоговый сигнал можно преобразовать в цифровой и наоборот.