Teorija i praksa

Principi 
konverzije podataka

Analogno-digitalni konvertori

Danas postoji nekoliko tipova A/D konvertora. Među njima najpoznatiji su A/D konvertori sa “sukcesivnom aproksimacijom”,  “integrirajući” i “paralelni” (flash) konvertori.

Najbrži i najskuplji među njima su paralelni A/D konvertori. Zbog svoje kompleksnosti ovi konvertori su ograničeni na primene čija rezolucija nije veća od 8 bita u komercijalnim varijantama.

Većina primena sistema za akviziciju podataka zahteva rezoluciju od 12 bita ali je sve veći broj primena koje zahtevaju rezolucije od 14, pa i 16 bita. Nije teško zaključiti da su konvertori veće rezolucije ne samo skuplji, već i proporcionalno sporiji. Zbog toga, pre izbora rezolucije A/D konvertora i sistema, potrebno je napraviti detaljnu analizu zahteva sistema.

Počnimo analizu sistema od ulaznih elemenata, tj. od senzora i pretvarača. Neki senzori (davači) imaju veoma širok dinamički opseg. Dinamički opseg je razlika između najvećeg i najmanjeg (tek prepoznatljivog) nivoa signala. Pri tome, ne treba mešati pojmove “dinamički opseg” i “tačnost” senzora. Na primer, senzor čija je tačnost 0.5%, može da ima dinamički opseg od 80 dB. Za to je potreban sistem sa rezolucijom od najmanje 14 bita. Kao što je već rečeno, da bi se postigao što veći dinamički opseg, neke primene zahtevaju rezoluciju od 16 bita. Interesantno je napomenuti da primena čiji je opseg 16-bita, ne mora da koristi 16-bitni A/D konvertor. Povećana osetljivost se može postići upotrebom pojačavača sa programabilnim pojačanjem tzv. PGA. Pojačanjem signala 10 ili 100 puta, može se efektivno povećati rezolucija za 3 ili 6 bita. Tako primenom 12-bitnog A/D konvertora i instrumentacionog pojačavača sa pojačanjem od 10, odnosno 100 puta, može se dobiti efektivni dinamički opseg od 15, odnosno 18 bita. Ove mogućnosti ispunjavaju mnogi sistemi koje ED proizvodi.

Standardni 12-bitni sistem ima rezoliciju od 1:4096, ili približno 0,025% od vrednosti punog opsega (tzv. “pune skale”). 16-bitni sistem ima rezoliciju od 1:65536, ili približno 0,0015% od ove vrednosti. Prema tome, rezolucija ne samo da određuje dinamički opseg, već i ograničava ukupnu tačnost sistema. S druge strane, povećanjem samo rezolucije, neće se povećati tačnost sistema ako ostali elementi, kao pojačavači, kola za uzorkovanje i dr. ne mogu da podrže tu tačnost. Ako je promena ulaznog signala manja od minimalne rezolucije sistema, tada će taj ‘događaj’ ostati neprimećen. Na primer, ako A/D konvertor ima rezoluciju od 12 bita, a pri tome se ne koriste predpojačavači, onda će promena signala manja od 2.44 mV (a pri opsegu od 10 V) ostati neprimećena od strane sistema za akviziciju.

Za brzine akvizicije veće od 100 uzoraka/sekundi, najpopularnija je konverzija sa sukcesivnom aproksimacijom (SAR). Pri tome se postižu brzine i preko 1000 K uzoraka/sec. Princip konverzije sa sukcesivnom aproksimacijom se sastoji u poređenju “pretpostavljenih” binarnih vrednosti i stvarnih amplituda signala, sve dok se ne postigne jednakost tih vrednosti, odn. da uneta greška (“residue”) bude manja od rezolucije sistema. Za ovaj način konverzije, potrebno je da ulazni signal ostane stalan za vreme cele konverzije. U protivnom, može doći do velikih grešaka. Zato se u ovu svrhu koriste kola za uzimanje i zadržavanje uzoraka (“Sample/Hold”, odn. S/H kola).

Kada brzina za datu primenu nije od presudnog značaja, tj. kada je niska, tada se može upotrebiti A/D konverzija na bazi “integracije” sa 12, 14, pa i 16-bitnom rezolucijom, sa prihvatljivim cenama komponenata. Brzina konverzije je obično od 2 do 20 konverzija u sekundi. Kao što  samo ime kaže, ovaj A/D konvertor usrednjava (“integriše”) varijacije signala za vreme konverzije. Ovim inherentnim usrednjavanjem se, ustvari, vrši i filtriranje ulaznog signala. Linearnost i ukupna tačnost integracionih konvertora su bolji nego kod ostalih A/D konvertora, i ne zavise od kvaliteta većine komponenata, osim izvora referentnog napona.

Tačnost je vrlo važna mera kvaliteta analognih ulaznih signala. Ona definiše ukupnu grešku pri svakom čitanju. Na primer, ako je tačnost sistema za akviziciju 0.05% od ukupnog opsega od 10 V, tada će najveća greška pri nekom čitanju biti 5 mV (10 × 0,0005). Ako je tačnost sistema 0.1% na opsegu od ±10 mV (npr. A/D sa opsegom od ±10 V i PGA sa pojačanjem od 1000), tada će najveća greška biti 20 mV u odnosu na ulazni signal (20 mV/1000). Pri oceni kvaliteta nekog sistema za akviziciju, specifikacija tačnosti zaslužuje pažljivu analazu. Pri tome, treba proveriti za koji je opseg ulaznih signala tačnost specificirana.

 

Pojačavači

Amplitude analognih ulaznih signala mogu da variraju u širokom opsegu. Za pravilan rad A/D konvertora, potrebno je da signal na ulazu bude dovoljno veliki. Da bi se signal pojačao na potrebni nivo, neki proizvođači koriste takozvane PGA pojačavače (Programmable Gain Amplifier). To su vrlo kvalitetni instrumentacioni pojačavači sa softverski programabilnim pojačanjem. Njihova osnovna mana je visoka cena a druga mana im je da PGA ima relativno sporo smirivanje signala (tzv. “settling” parametar), koje može da smanji brzinu A/D modula. Vreme smirivanja PGA pojačavača se sabira sa svim drugim kašnjenjima na A/D modulu.

Na slici desno prikazan je jednostavni analogni ulazni stepen. Kao što se na slici vidi, pojačavač može da prihvati samo jedan ulazni kanal. Ovakva primena A/D sabsistema (pojačavač i konvertor) bi bila krajnje skupa i neracionalna. Zato se koriste sistemi koji mogu istovremeno da mere više ulaznih kanala.

 

Multiplekseri i Sample Hold

Multiplekser je jedna specijalna vrsta integrisanog kola - analognog prekidača, koje omogućava priključenje više ulaznih kanala na jedan A/D konvertor. Preklapanje od kanala do kanala multiplekser vrši uz pomoć programa. Ova tehnika značajno smanjuje cenu koštanja u odnosu na prvi primer. Pošto više kanala deli jedan pojačavač i jedan A/D konvertor, brzina akvizicije podataka se znatno smanjuje. Praktično, brzina pojačavača i A/D konvertora se deli sa priključenim brojem kanala.

Analogni ulazni signal je vremenski promenljiva veličina, tj. veličina čija se amplituda stalno menja. A/D konvertori sa sukcesivnom aproksimacijom pretpostavljaju da je ulazna veličina u toku konverzije konstantna. Funkcija (S/H) kola je da pre početka konverzije zadrži trenutnu vrednost signala, dok se A/D konverzija ne završi.

 

Vremensko multipleksiranje

Sistem prikazan na sledećoj slici, koristi posle multipleksera jedan pojačavač, S/H kolo i A/D konvertor. Korisnik bira željenu brzinu uzorkovanja, koja odgovara datoj primeni. Ako svaki kanal treba da se čita “R” puta u sekundi, onda multiplekser mora da bira “n” puta brže, gde je “n” broj kanala. Prema tome S/H kolo i A/D konvertor moraju biti dovoljno brzi da izvrše konverziju za manje od 1/(R×n) sekundi (u ovom primeru je očigledno da se svi kanali/ulazi mere na isti način; formula izgleda nešto drugačije, ukoliko propusni opsezi i/ili brzina čitanja pojedinih kanala nisu identični). 

Prilikom tumačenja specifikacije brzina pojedinih komponenata sistema, moramo tačno znati šta one znače. “Vreme konverzije” definiše samo brzinu A/D konvertora, a to je samo jedan deo vremena koji je potreban za kompletno merenje. Da bismo dobili pravu brzinu sistema, moramo znati “maksimalnu brzinu uzorkovanja po jednom kanalu”, ili propusnu moć i uslove za koje je taj podatak specificiran (na primer, propusna moć zavisi i od pojačanja pojačavača).

Bilo bi idealno da se svi ulazni kanali čitaju istovremeno, svakih 1/R sekundi. Međutim, zbog vremenskog multipleksiranja dolazi do vremenskog pomeranja (tzv. “Skew”) između čitanja pojedinih kanala. Ako je kombinacija MUX, S/H i A/D dovoljno brza, može se smatrati da se svi kanali čitaju istovremeno. Neke aplikacije, kao na primer merenje trenutne snage (U×I), ili relativnog položaja mehaničkih komponenata su veoma osetljive na vremensko pomeranje (Skew). Čak i sa najbržim A/D konvertorima, neke aplikacije ne mogu da tolerišu vremensko kašnjenje pri čitanju. U ovakvim, kritičnim aplikacijama, primenom simultanog kola za uzorkovanje (“Simultaneous Sample/Hold” , u daljem tekstu SSH) vremensko kašnjenje čitanja se smanjuje za 100 do 1000 puta. 

Arhitektura SSH je idealna u primenama gde su faza i vremenski odnos različitih kanala od velikog značaja. Na primer, ako sistem sa slike desno sekvencijalno učitava četiri analogna ulaza sa propusnom moći od 100 K uzoraka u sekundi, tada će vreme između konverzija biti 10 µs. Za digitalizaciju sva četiri ulazna kanala biće potrebno oko 40 µs. Pri frekvenciji ulaznog signala od 10 kHz, fazna razlika između prvog i četvrtog kanala biće:

40 ms / 100 ms × 360 = 144 stepeni.

SSH konfiguracija sa slike će sva četiri kanala pročitati unutar vremenskog intervala od nekoliko nanosekundi, što pri frekvenciji ulaznog signala od 10 KHz iznosi oko 0,01 stepeni faznog pomaka.

Pored dobrih strana u vezi sa faznim i vremenskim kašnjenjem, SSH metoda je pogodna i za aplikacije gde je potrebno izračunati korelaciju funkcija: obrade govora, testiranje materijala i strukturno dinamičko testiranje, merenje trofazne snage, analiza geofizičkih sistema, automatsko testiranje proizvodnih linija itd.

 

Uobličavanje - kondicioniranje signala

I pored toga što su primenjene visokokvalitetne komponente, često je potrebno da se ulazni signali prethodno uobliče. Aktivna obrada podrazumeva pojačanje i galvansku izolaciju signala, dok pasivna obrada napona podrazumeva zaštitu od strujnog pražnjenja, strujno-naponsku konverziju i pasivno filtriranje.

Maksimalni napon koji se na ulaz A/D konvertora može dovesti je obično ±10 V. Uz pomoć otporničkih delitelja napona, ulazni napon višeg nivoa se može dovesti na ovaj opseg. Ako se na ulaz multipleksera i drugih komponenata u kolu dovede veći napon od maksimalno dozvoljenog po specifikaciji proizvođača, može doći do trajnog oštećenje.

Maksimalni ulazni napon koji se može dovesti na ulaz A/D modula koje je proizveo ED iznosi ±35 V. Kada je sistem za akviziciju isključen, odnosno bez napajanja el. energijom, maksimalni ulazni napon koji se sme priključiti na ulaz multipleksera je ±20 V (ovo treba dobro zapamtiti.) Zaštita ulaznih komponenata od eventualnih grešaka i električnih pražnjenja, može se postići upotrebom zaštitnih elemenata u kolima za oblikovanje signala, kao što  su Zener diode i varistori. Ove komponente korisnik sam instalira na priključne panele ukoliko za to postoji potreba. Vrste i vrednosti komponenata koje će biti instalirane zavise od date primene.

Da bi se postigao što veći odnos signal-šum ponekad je potrebno da male signale iz opsega od 1 mV do 100 mV pojačamo na potreban nivo. Najbolji rezultati se postižu ukoliko se priključni panel sa pojačavačima instalira u neposrednoj blizini izvora signala. Pored pojačanja ulaznih signala, priključni paneli aktivnog tipa vrše galvansku izolaciju, filtriranje, kompenzaciju temperature "hladnog" kraja termopara, itd. Komponente sa ovim karakteristikama očigledno imaju visoke mogućnosti, ali im se primena ograničava samo na mesta gde je to neophodno (zbog visoke cene). Jedan galvanski izolovani pojačavač-modul (na pr. 5B serija modula) za merne trake, termoparove, ili Pt 100, košta između 200 i 400 USD. Na našem tržištu, ova cena je još veća, zbog carine i raznih troškova.

U industrijskim aplikacijama, najviše korišćeni priključni paneli imaju konvertore napona u struju. Mali signali dobijeni sa senzora se prvo pojačaju, a zatim se dobijena naponska vrednost konvertuje u struju. Ima nekoliko standarda, ali najčešće primenjivani standard je opseg od 4 do 20 mA, ili ređe od 0 do 25 mA. ED često koristi opseg 0 do ±10 ma. Strujni signali se ovako mogu preneti kroz tipičan fabrički šumni ambijent na daljinu do 1200 m i više, bez većeg gubitka tačnosti. Za razliku od naponskih signala, strujni signali ne slabe duž linije prenosa. Pad napona na otpornosti provodnika u strujnoj petlji se automatski kompenzuje, jer strujni izvor održava stalnu struju, što kompenzuje pad napona. Strujni signali se pomoću otpornika lako konvertuju u naponske signale. Najčešće vrednosti za ove otpornike su 250 i 500 W, koji strujni opseg od 4-20 mA, konvertuju u naponski opseg od 1-5 V, odnosno od 2-10 V.

Filtriranje je metoda obrade signala koja se često koristi. Ono služi za izdvajanje željenog od neželjenog signala. U grupu neželjenih signala spadaju: šum, frekventne smetnje iz mreže, interferencije iz radio i TV stanica, frekvencije signala iznad 1/2 frekvencije uzorkovanja, itd. Upotreba niskopropusnog filtra uklanja signale neželjenih frekvencija (smetnje). Pri tome, može doći do pojave preklapanja signala u frekventnom domenu (pojava poznata kao tzv. “Aliasing”), odnosno fenomena koji nastaje dovođenjem na ulaz A/D konvertora frekvencija iznad 1/2 frekvencije uzorkovanja. Zbog toga se generišu neželjene frekvencije, koje ulaze u opseg željenog signala i koje se ne mogu odstraniti. One mogu dovesti do ozbiljnih grešaka u interpretaciji ulaznih signala.

 

Nesimetrični i diferencijalni signali i ulazi

Analogni signali mogu da se obrađuju kao nesimetrični ili kao diferencijalni.

Nesimetrični signali (izvorno: Single Ended - SE) koriste zajedničku povratnu liniju ili masu. Samo tzv.”vrući” (pozitivni) krajevi signala se preko multipleksera vezuju na ulaze pojačavača. “Hladni” (negativni) krajevi signala se vraćaju u pojačavač preko zajedničke mase sistema. To znači da izvor signala i ulaz pojačavača imaju zajedničku referentnu tačku, odnosno masu. Dok je razlika potencijala mala, ovaj način povezivanja radi bez teškoća. Problemi nastaju kada ova razlika postane veća od maksimalno dozvoljene greške sistema, preslikane na ulaz. Naime, razlika u potencijalima masa uzrokuje proticanje struja (strujna petlja mase), koje mogu dovesti do grešaka u interpretaciji merenja. Najveća prednost nesimetričnih ulaza je niska cena koštanja po kanalu. Za jedan kanal je potreban samo jedan ulaz multipleksera.

Diferencijalni (Diff) princip omogućava priključenje pozitivnog (+) i negativnog (-) kraja pojačavača na oba kraja izvora signala. Na taj način, svaki napon koji se indukuje u provodnicima, na ulazu diferencijalnog pojačavača se pojavljuje kao zajednički, tzv.”Common-mode” signal, koji pojačavač uspešno potiskuje. Diferencijalno povezivanje smanjuje uticaj smetnji usled petlji mase (engl. “ground loops”). Diferencijalni ulaz zauzima dva prekidačka kontakta multipleksera. Zato, na  nesimetrični sistem sa 16 nesimetrienih kanala može da se priključi samo 8 diferencijalnih kanala. Pored toga, dok je za nesimetrične sisteme dovoljan jednostavan operacioni pojačavač, diferencijalni sistemi zahtevaju simetrične pojačavače instrumentacionog tipa. Zbog toga se može reći da je diferencijalni ulazni kanal više od dva puta skuplji od nesimetričnog ulaznog kanala. Pritom mu je otpornost na smetnje višestruko veća nego kod nesimetričnog ulaznog kanala.

U nekim aplikacijama može se primeniti i takozvani “pseudo diferencijalni” način priključenja. U stvari, to je nesimetričan spoj, kod koga je jedan od ulaza vezan na zajedničku povratnu liniju ulaznih signala. Ovaj kanal, u stvari, meri indukovani napon u petlji kola mase, koji se može korigovati softverski. Ovaj način se primenjuje u sistemima gde svi ulazni signali imaju isti potencijal mase.

 

Instrumentacioni pojačavači

---

Kao što  je već rečeno, instrumentacioni pojačavači su diferencijalna integrisana kola (IC) koja na svojim (+) i (-) priključcima imaju veliku ulaznu impedansu. Osobina da potiskuju “common mode” signal, znači da otklanjaju uticaj strujnih petlji u kolu mase, smetnje iz električne mreže, indukovane signale greške itd. Instrumentacioni pojačavači se koriste tamo gde je potrebno pojačati ulazne signale malih nivoa. Ako instrumentacioni pojačavač ima pojačanje koje se može softverski programirati, tada se on zove PGA (Programmable Gain Amplifier).

U idealnom slučaju, propusni opseg potiskivanja smetnji (CMRBW) pojačavača je beskonačan, a ulazna struja i naponski ofset jednaki su nuli. To znači da merno kolo ne utiče na izvor signala. Realni pojačavači imaju konačnu ulaznu impedansu, ulaznu struju i naponski ofset (V_os).

Naponski ofset (V_os) se odnosi na izlazni napon pojačavača u slučaju kada se na njegov ulaz dovede nulti ulazni napon (ulazni priključci su kratko spojeni). Ustvari, V_os je ulazni napon koji se mora dovesti na (+) i (-) ulaze pojačavača da bi se dobio nulti izlazni napon. Naponski ofset je posledica nesavršenosti odnosno netačnosti karakteristika ulaznih komponenata pojačavača. Većina pojačavača ima mogućnost priključenja spoljnog potenciometra kojim se V_os može podesiti na nulu, i to se može postići bez velikog žrtvovanja ostalih performansi kola. Na primer, podešavanje V_os na nulu često izaziva dodatno pomeranje (“drift”) ofseta (promena Vos sa temperaturom) i druge neželjene propratne efekte. Za utehu, V_os može da se efikasno softverski  kompenzuje. Najproblematičniji parametar instrumentacionog pojačavača u većini slučajeva je ulazna struja. Ova struja može da se opiše pomoću dve veličine:
 

	struja polarizacije, tzv. Bias (Ib), i
	struja ofseta (Ios).

Struja polarizacije je struja koja teče u (ili iz) (+) ili (-) ulaza  pojačavača, a struja ofseta je razlika između (+) i (-) ulaza.

U principu, razlika između I_b i I_os je važna, jer I_os može biti znatno manja od I_b. Ove nezanemarljive struje interreaguju sa impedansom izvora signala, čime se povećava ofset napona. Ako  se koristi diferencijalna konfiguracija, i ako je ulazna impedansa izvora je balansirana, tj. jednaka na oba kraja (+) i (-)  ulaza, tada jedini izvor greške može biti struja ofseta I_os. Važno je pomenuti još i to da postoji spoljna galvanska veza između ulaznih priključaka pojačavača i mase izvora napajanja. Otpornost ove veze treba da je dovoljno mala, da odgovarajuće pomeranje napona I_b x  R_s ne utiče značajno na performanse pojačavača. U ekstremnom slučaju, kada su ulazi otvoreni (bez spoljne povratne otpornosti), pojačavač će raditi u nelinearnom režimu i može biti izvor smetnji za susedne kanale u sistemu.

Opšte je pravilo da nesimetrični ulazi ne zavise od povratne otpornosti struje polarizacije pojačavača. Ovo zbog toga, što je jedna strana ulaza direktno vezana za masu, a drugi ulaz ima povratni put preko izvora signala. Diferencijalni ulazi skoro uvek zahtevaju da korisnik obezbedi spoljni povratni omski put.

 

Potiskivanje zajedničkog CMV ("sinfaznog") napona

---

Sposobnost diferencijalnog pojačavača da potisne neželjene zajedničke CMV (Common Mode Voltage) napone u odnosu na željeni korisni signal, naziva se potiskivanjem tog napona (engl. CMRR - Common Mode Rejection Ratio), u dB, prema formuli :

CMRR = 20 × log (G_cm/G_diff) [dB]

gde je  –   G_cm  : pojačanje zajedničkog napona
             –     G_diff  : diferencijalno pojačanje

Prema definiciji, pojačanje zajedničkog napona, G_cm, se definiše kao promena u izlaznom naponu, za zadatu promenu ulaznog zajedničkog CMV napona: 

G_cm = dV_out/dV_cm

Zamenom u gornjoj jednačini, dobijamo:  dV_out (zbog dV_cm) = dV_cm × G_diff × 10^-CMRR/20

Očevidno da se potiskivanje neželjenih signala CMRR povećava sa rastom pojačanja pri zatvorenoj petlji. Porast izlaznog napona dV_out je direktno proporcionalan diferencijalnom pojačanju G_diff, što je važno uočiti, jer se sistem za prikupljanje i obradu podataka ne sastoji samo od običnog pojačavača. Naime, u kompletnom sistemu za prikupljanje i obradu podataka, signal (a samim tim i “podatak”) iz ulaznog pojačavača, zajedno sa svim neželjenim naponima usled konačne CMRR greške u potiskivanju,  vodi se do analogno/digitalnog konvertora, koji ne može da napravi razliku u ukupnom signalu između pravog i signala greške. Bitan parametar je odnos između veličine greške i osetljivosti A/D konvertora (inherentno 1 LSB - najmanje značajan bit): Ako je signal greške veći od 1 LSB, A/D konvertor će, naravno, reagovati. Zbog toga se često greška usled zajedničkog CMV napona izražava u LSB vrednostima i praktično je svedena na A/D konvertor. Ova vrednost se dobija deljenjem napona greške usled zajedničkog napona (dV_out) sa osetljivošću A/D pretvarača (1 LSB za zadati opseg merenja). Obzirom da je osetljivost definisana kao količnik napona za punu skalu merenja (FSR) i rezolucije pretvarača (broj koraka), očevidno je da se greška, izražena u LSB vrednostima, može izraziti kao:

greška (u LSB) = { dV_cm × G_diff × 10^-CMRR/20} / (FSR / Rezolucija)

Sledeća tabela prikazuje odnos između greške nastale delovanjem zajedničkog CMV napona, izraženih u dB i LSB vrednostima, za jedan hipotetički ulazni sistem. Pretpostavimo da imamo 12-bitni A/D konvertor sa opsegom merenja od 10 V (0÷10 V ili ±5 V) na čiji ulaz je priključen zajednički CMV napon od 10 V. Delenjem greške, izražene u LSB vrednostima, sa ukupnim zajedničkim CMV naponom, dobija se veoma korisni faktor dobrote celog sistema za prikupljanje i obradu podataka, a ne samo ulaznog pojačavača!

 

Treba uočiti da poboljšanje u potiskivanju zajedničkih CMV napona, tj. veći CMRR odnos (pri konstantnom pojačanju), direktno utiče, u povoljnom smislu, na performanse sistema. Relativno malo povećanje CMRR faktora, a koje je rezultat većeg pojačanja, smanjuje ukupnu tačnost celog sistema!

 

Impulsni i frekventni ulazi i izlazi

U praksi postoje primene koje, pored ostalog, zahtevaju brojanje, vremensko usklađivanje događaja (tajming) i merenje frekvencije. Postoje i primene koje zahtevaju da se uređaji uključuju i isključuju u tačno određenim trenucima, ili za određeni vremenski period. Ove funkcije se ostvaruju pomoću kola koja nazivamo COUNTER/TIMER (C/T), a naš prevod je “brojačko/vremensko kolo”. Sistemski C/T su optimizovani za primene koje daju impulse, mere frekvenciju i generišu vremensku bazu.

Brojači se karakterišu maksimalnim brojem koji mogu da akumuliraju i maksimalnom frekvencijom ulaznog signala. Brojačko tajmerski moduli A2-07-CT, kao i brojačke sekcije koje su integrisane na akvizicionim modulima A2-28-AD i ED428 koriste 16 bitne brojače, koji akumuliraju impulse čija je osnovna frekvencija do 8 MHz. Ovi brojači mogu da akumuliraju 2¹⁶  događaja (u proširenom modu 2³²). Brojači u sistemu su međusobno nezavisni i mogu se upotrebiti za brojanje događaja, za merenje frekvencije i perioda signala, ili da rade kao delitelji frekvencije. Generatori impulsa (generatori vremenske baze) mogu da se programiraju u širokom opsegu frekvencija i odnosa trajanja impulsa i pauze (koeficijent ispune, tzv. “Duty Cycle”). Generisanje impulsa može da se koristi za prikupljanje uzoraka u tačno određenim vremenskim razmacima, odnosno, mogu da upravljaju A/D konvertorima u vremenskom domenu.

Digitalni brojači u sistemima za akviziciju podataka prihvataju signale TTL nivoa i koriste se za brojanje ulaznih impulsa. Brojanje može početi od neke inicijalne vrednosti, a brojač se može konfigurisati npr. tako, da kada računar pročita vrednost brojača, da se ovaj automatski resetuje na ovu inicijalnu vrednost. Interno brojač, ustvari, broji unazad svaki impuls na ulazu. Softver može pročitanu vrednost iz brojača da interpretira kao zbir ili razliku od neke zadate početne vrednosti. Kada 16-bitni brojač dostigne broj od 65536 ili inicijalnu vrednost, tada brojač generiše signal prekoračenja (overflow). Ovaj signal može da se upotrebi za aktiviranje nekog spoljnog događaja. Sledeći impuls koji dođe na ulaz brojača, smanjuje njegovo stanje za jedan. Tako, ako se prekoračenje detektuje i u softveru uzme u obzir, ukupan broj impulsa se može izračunati softverski.

Merenje frekvencije pomoću brojača može da se obavi na više načina, što zavisi od date primene. Ako je signal čiju frekvenciju merimo TTL nivoa, tada taj signal možemo direktno da priključimo na ulaz brojača. Signali čije su amplitude veće od 5 V mogu pomoću delitelja napona, Zener dioda ili opto-izolatora da se svedu na TTL nivo. Kada se signali koji se dovode na ulaz brojača prethodno uobliče, treba proveriti da li se time možda gubi na brzini.

Postoje dva načina za merenje vrlo niskih i/ili visokih frekvencija: Prema prvom načinu, broje se impulsi iz poznatog izvora za vreme trajanja nepoznatog impulsa (ovo je praktično merenje periode ulaznog signala). Time se postiže visoka rezolucija kod merenja niskih frekvencija, a vreme merenja se skraćuje. Ova metoda je naročito pogodna za frekvencije ispod 10 Hz.

Prema drugoj metodi, za fiksno vreme (tzv. “etalon vremena”) meri se broj ciklusa nepoznatog signala. Prednost ove metode je da omogućava merenje frekvencija iznad 8 MHz, do praktičnih limita elektronskog kola brojača. Softverski se može primeniti algoritam za automatsko biranje opsega, koji će optimizovati rezoluciju u širokom opsegu frekvencija.