Лекции Глотова А.Н., страница 13

10.11). Вращая вспомогательное магнитноеполе,можноперебрасыватьперемещатьотдоменыодноговдольшевронашеврона.кПриэтомдругому.ихможноВращающеесявспомогательное магнитное поле получается с помощью двух обмоток,которые питаются треугольными импульсами тока, сдвинутыми по фазе на90°.Домены в тонкой магнитной пленке можно сформировать с помощьютонкой алюминиевой петли, через которую пропускается ток. Магнитноеполе петли накладывается на основное поле постоянного магнита.Возникающие в пленке домены смещаются вдоль шевронов точно так95же,какипредыдущие,занимаяприкаждомоборотеполяодноопределенное положение. Пропуская домены под магниточувствительнымдатчиком,наличиеможноосуществитьпузырькасчитываниесоответствуетсчитыванияявляетсяпропадает.Однако,1,деструктивнымразделивкаждыйданныхвдвоичнойотсутствие-0.процессом,припузырекнаформе:Такойметодкоторомдоменчасти,можнодвеосуществить и недеструктивный метод считывания.

Переместив магнитныйдомен под слой пермаллоя и разделив на две части, мы получаем егокопию. Затем домен - оригинал продолжает свой нормальный путь, акопия направляется к двоичному детектору. Диаметр регенерированногопузырьканамногопревышаетдиаметрисходного.Увеличенныйпузырекпройдет вблизи магниточувствительного датчика, который и произведетего регистрацию.

Полученный в результате импульс после усиления ибуферизации обеспечит на выходе двоичную информацию.ОписанноепоследовательнойЦМД-записьюЗУипредставляетсчитываниемрегистринформации.сдвигасНедостаткомявляется большое время доступа.На практике используются ЦМД - ЗУ, состоящие из так называемыхбольших и малых петель шевронов, которые обеспечивают организациютипа "регистр связи - накопительные регистры"..9611. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ11.1. Преобразователи код - напряжение (ПКН)ПКН - функциональный узел, позволяющий получать на выходде напряжение,ПКНчастоЦАП.пропорциональное цифровому коду на входах ПКН.называютцифро- аналоговыми преобразователями -Существует два принципа получения нпряжения,пропорцио-нального коду: последовательный и параллельный.11.1.1 Последовательные ЦАПВ последовательныхосуществляется прикода,ЦАПформированиепоследовательномвыходногопреобразованиисигналавходногопоэтому время преобразования определянтся числом n раз-рядов кода и элементарным тактом t :элt= n tпрэлСуществует множество типов последовательных ЦАП.

В основевсехтиповэтих ЦАП лежит идея накопления напряжения на кон-денсаторе (реже на индуктивности). Рассмотрим работу ЦАП этоготипанапримересхемы с двумя накопительными конденсаторами(Рис. 11.1)Входной код заполняет регистр сдвига либо параллельно либопоследовательно.Вкаждомэлементарном такте происходитанализ текущего разряда младшими разряда вперед на выходере-гистра сдвига. При наличии 1 в данном разряде кода разрешаетсязамыкание ключа K1, при наличии 0 в данном разряде разрешаетсязамыканиеключаK3.В первой половине элементарного такта ипри 1 в разряде кода замкнут K1 и разомкнут K2.C1 заряжаетсядо напряжения Eэт.

Во второй половине такта K1 и K3 разомкнутыи замкнут K2. Напряжение между C1 и C2 (C1=C2) перераспределяетсяпоровну(E/2).Вследующем такте при наличии 1 в кодевновь происходит перераспределениеемкостями поровну (т.е.разностногозарядана C2 будет E/2 + E/4) и т.д.междуЕсли в97данном разряде кода присутствует 0,тоностью через K1 в первой половине такта,C1разряжаетсяпол-а C2 отдает половинусвоего заряда конденсатору C1 во второй половине такта.Послеn тактов на C1 будет напряжение, пропорциональное входному коду. Максимальное напряжение на выходе равноnn-nUmax = E - E/2 = (1 - 1/2 )E = (1 - 2 )EПоследовательные ЦАПимеютнизкоебыстродействие,нопросты и легко позволяют осуществить многоканальную работу прималом числе активных элементов схемы.11.1.2. Параллельные ЦАПСуществует два основныхметодапостроенияпараллельныхЦАП:1) с суммированием напряжений2) с суммированием токов1) ЦАПэ.д.с.,ссуммированием напряжений содержит n источниковзначения которых образует геометрическую прогрессию споказателем 2 (рис.

32) и n ключей, подключающих соответствующий источник э.д.с.при наличии 1 всоответствующемразрядекода. Выходное напряжение схемы равно:Т.к. цифровой код на входе ЦАП выражается числом N:то нетрудно видеть,что Uвых= e N, т.е. пропорционально вход-ному коду.2) ЦАПс суммированием токов содержит n ключей и n гене-раторов тока (рис.33), выходные токи которых либо замыкаютсяна землю, либо суммируются на низком входном сопротивлении буферного усилителя:98Хорошим приближениемк идеальному усилителю с нулевым входнымсопротивлением является операционный усилитель, охваченный параллельной отрицательной обратной связью по напряжению для которого Rвх ~ Rос/K.

Буферный усилитель преобразует входной токовый сигнал в выходной сигнал в виде напряжения.Естественно, чтов реальных системах из-за невозможностипостроения идеальных генераторов тока и напряжения,удаетсяточно классифицировать тип ЦАП.те варианты ЦАП,не всегдаНиже рассматриваютсяв которых легче всего обнаруживаютсяхарак-терные признаки этих двух принципов построения ЦАП.ЦАП с суммированием напряжений на матрице резисторов R-2R.В качествепереключателеймогут использоваться ключи наМОП, КМОП транзисторах (рис. 34). Для ключевых схем лестничныйделитель R-2R имеет входное сопротивление равное 3R независимоот номера отвода.

Коэффициент дделения каждой ступени делителяравен2.Поэтому,при замыкании i-го ключа на Eэт на выходеiсхемы создается прирост напряжения Uвыхi=Eэт 1/2 , т.е. младшим значащим разрядом будет a0, старшим - an-1. Принципиальнаясхема ключа может быть реализована, например, на КМОП транзисторах, как показано на рисунке.Быстродействие ЦАПтакоготипаопределяетсявременемвключения ключа tвкл и временем установления напряжения в матрице R-2R (Tуст).Последнее обусловленоналичиемпаразитныхемкостей нагрузки, ключей и монтаже.

Заряд паразитных емкостейв худшем случае происходит от 0 до Uвыхmax. поэтому tуст бывает значительным.Снижение tуст достигается уменьшением значе-ний резисторов R-2R.Типовые значения n =10..12,tпреоб=5..10 мкс.11.1.3. ЦАП с суммированием токов.Строятся с пассивными генераторами тока.Пассивные гене-99раторы весовых токов реализуются с помощю эталонных э.д.с.

Eэти набора весовых эталонных резисторов,номиналы которых обра-зуют геометрическую прогрессию с показателем 1/2 (рис. 35).Переключатель тока в простейшем случае строитсядах.надио-При наличии логической 1 в i разряде диод D1i будет зак-рыт высоким потенциалом на катоде диода.В этом случае выходiiной ток данного разряда будет равен Eэт/(R/2 ) = Eэт/R * 2 , ибудет протекать через диод D2i.При наличии логического0вi-м разряде на катоде D1i будет низкий потенциал за счет диодасмещения Dсм и весовой ток будет протекать по цепи:iEэт - Ro/2 - D1i - Rэi - (-Eэ), а диод D2i будет закрыт.

Весовой ток данного разряда на выходе будет равен только обратномутоку D2i.Т.к.суммирование токов происходит на очень низкомвходном сопротивлении буферного усилителя, то изменение выходного потенциала будет ничтожным, а следовательно влияние перезаряда паразитных емкостей незначительно. Быстродействие такойсхемыв основном определяется временем установления буферногоусилителя.Активные генераторы и переключатели токавыполняютсянатранзисторах (рис. 36).T1 и T2 - переключатель тока на базе дифференциального каскада.T3 -генератор стабильного тока (ГСТ) Io = Uэт/Rэi.резисторов Rэi образуют геометрическую прогрессию сНоминалыпоказате-лем 2.Типовые параметры: n=10..14, tпреобр=0,1..5 мкс.11.2. Преобразователи напряжение - код.Преобразователи напряжение - код (ПНК) или иначе-аналогоцифровые преобразователи (АЦП) - функциональные устройства,выходной код которых пропорционален амплитуде входногола.сигна-100Т.к.

большинствофизических сигналов,амплитуда которыхпреобразуется в цифровой код, представляют непрерывные функциивремени,а цифровые устройства - устройства дискретного дейс-твия, то входные аналоговые сигналы предварительно дискретизируют.Процесс дискретизации заключается в фиксации (запомина-нии) мгновенного значения входного сигнала в определенныемо-менты времени и сохранение зафиксированного значения до следующей выборки из входного сигнала (рис.37).Интервал дискрети-зации tд или частота дискретизации fд (временного квантования)должны удовлетворять теореме Котельникова:fд > 2fв, где fв - высшая частота в спектре преобразуемого сигнала. При невыполнении условия теоремы однозначное восстановление исходного сигнала из дискретизированногооперация)раза,невозможно.Практически(обратнаяfд превышает 2fв в 1,5..3т.е.

fд ~ 3..6 fв, что значительно упрощает последующеевосстановление аналогового сигнала после цифровой обработки.Операция дискретизации производится обычно с помощью устройств выборки - хранения (УВХ),38),запоминающегосостоящих из ключа КЛ(рис.конденсатора C и буферных усилителей A1 иA2. Усилитель A2 должен иметь высокое входное сопротивление, аключ в разомкнутом состоянии - малые токи утечки.В этом слу-чае обеспечивается длительное хранение запомненной информации.Низкоевыходное сопротивление усилителя A1 и низкое сопротив-ление замкнутого ключа - условия, необходимые для быстрого заряда емкости.Преобразование амплитуды в код начинается обычно с момента размыкания ключа в УВХ.Существует множество способовпреобразования.1) АЦП с последовательным счетом;2) АЦП с поразрядным кодированием;3) АЦП параллельного действия;А/Ц1014) сигма - дельта АЦП.11.2.1 АЦП последовательного счетаНаиболее медленные, однако они допускают варианты построения с интегрированиемвходногосигнала,чторезкоснижетдействие шумов, помех и наводок.