Глотов А.Н., Жаркова Н.А. Учебное пособие Типовые узлы цифровых устройств (2013) (1092077), страница 9
Текст из файла (страница 9)
После запуска АЦП, в этот регистр записывается числоN2 , равноеполовине диапазона преобразования. При этом внутри схемы АЦП вырабатываетсяОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»64испытательное напряжение UИ (рисунок 10.3), равное половине опорного напряженияU REF. Это напряжение сравнивается компаратором с входным напряжением Uвх. В20зависимости от результата сравнения, компаратор вырабатывает сигнал: U , когдаUИ > Uвх и U1 при UИ < Uвх.1Если на выходе компаратора возникает U , то схема управления вырабатываеткоманду,поувеличиваетсякоторойнасодержимоевеличинуравнуюрегистрапоследовательногополовинепредыдущегоприближенияприращения,и,соответственно, возрастает испытательное напряжение.
Эти действия соответствуютзаписи логической 1 в последующий младший разряд регистра.ЕслинавыходекомпараторавозникаетU0, то содержимое регистрапоследовательного приближения уменьшается на половину предыдущего приращения,т.е. убирается логическая 1 из текущего разряда регистра и записывается 1 впоследующий младший разряд регистра.
Соответственно уменьшается испытательноенапряжение.Эти действия повторяются до тех пор, пока не будут испытаны все разрядырегистра последовательных приближений. Испытательное напряжение сходится квходному напряжению прогрессивно убывающими приращениями. По окончаниипреобразования вырабатывается сигнал готовности информации, разрешающийсчитывание цифровой информации.СтруктурнаясхемаАЦПпоследовательногоприближения приведенарисунке 10.4.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»на65Рисунок 10.4Призапускесхемы(рисунок.10.4)старшийразрядрегистраRG2устанавливается в 1, а все остальные разряды сбрасываются в 0. В регистр сдвига RGтакже записывается 1 в старший разряд.
Регистр сдвига RG выполняет функциикоммутатора разрядов. С выхода ЦАП снимается испытательное напряжение UИ,равное весу старшего разряда U И =U REF. Если Uвх превышает это значение, то с2выхода компаратора C поступает 0 на выбранную сдвиговым регистром первую схемусовпадения И1 и старший an триггер регистра RG2 останется в состоянии 1.Следующим тактом генератора импульсов ГИ "1" в регистре RG сдвигаетсявправо, подготавливая И2 и устанавливая разряд an-1 регистра RG2 в 1. Если Uвхоказывается меньше этого значения, то с выхода компаратора будет поступать 1 насхему И2, что приведет к сбросу в 0 разряда an-1 регистра RG2.
За n тактов будутиспытаны все разряды кода, а в регистре RG2 будет храниться цифровой эквивалентвходного сигнала. Испытательное напряжение UИ с точностью до веса единицымладшего разряда будет равно Uвх.Типовые времена преобразования таких АЦП Tпр = 1…20 мкс.10.3. АЦП параллельного действияАЦПпараллельногодействиянаиболеебыстродействующие,разрядность обычно не превышает 6..8 (рисунок 10.5).ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»однако,66Рисунок 10.5nЭталонный резистивный делитель, составленный из 2 одинаковых по величинерезисторов R формирует из опорного напряжения UREF 2n уровней напряжения, соотnветствующих 2 отсчетам n разрядного АЦП.
Величина падения напряжения на каждом резисторе соответствует абсолютной разрешающей способности h. Напряжениевходного сигнала одновременно сравнивается с уровнями напряжений, сформированnными эталонным резистивным делителем. Для этого АЦП должен содержать 2 -1 компараторов C. Положительный вход каждого компаратора подключен к соответствующему отводу резистивного делителя. На отрицательные входы всех компараторов подается преобразуемый сигнал Uвх. Сигналы на выходах компараторов образуют линейный позиционный код. Количество активных линий (с логическим уровнем 1) пропорционально уровню входного сигнала.
Сигналы с компараторов поступают на шифраторCD, где преобразуются в двоичный код. Регистр RG под действием сигнала «Пуск»дискретизирует сигнал по времени.Быстродействие такой схемы зависит только от времени установления входногосигнала, быстродействия компараторов и шифратора. Типовое время преобразованияTпр = 5…20 нс.Для обеспечения дискретизации сигнала по времени применяется параллельныйрегистр-зещелка. Двоичный код записывается в регистр под действием сигнала «Пуск»,поступающего с частотой дискретизации.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н.
Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»67ЗАКЛЮЧЕНИЕДанное учебное предназначено для самостоятельного углубленного изучениястудентами схемотехники цифровых устройств при подготовке к выполнению и защителабораторных работ и сдаче экзамена.В учебном пособии подробно изложены принципы работы таких классическихузлов цифровых устройств как электронные ключи, мультивибраторы, триггеры,шифраторы, дешифраторы, регистры, счетчики, цифро-аналоговые и аналого-цифровыепреобразователи.
Приводятся варианты построения с использованием транзисторов иинтегральных микросхем. Большое внимание в работе уделяется методикам расчетаосновных параметров рассматриваемых узлов, методам повышения быстродействия.Содержимое пособия соответствует программе модуля «Цифровые устройства»курса "Цифровые устройства и микропроцессоры".КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1.Ключи на биполярных транзисторах. Режимы отсечки и насыщения.2.Особенности работы ПТ в ключевых схемах.3.Методы повышения быстродействия, ненасыщенные ключи.4.Методы повышения быстродействия, ускоряющая емкость.5.Укажите способы запуска симметричных триггеров на транзисторах.6.Каковы особенности различных схем запуска триггера?7.Что такое ускоряющие емкости? Как их выбрать?8.Определите основные параметры триггера.9.Какие методы повышения быстродействия триггерных схем Вам известны?10.Каково назначение и применение триггера Шмитта?11.Какие разновидности цифровых триггеров Вам известны?12.Схемы каких триггеров можно построить на основе JK — триггера?13.Укажите основные способы запуска мультивибраторов на транзисторах.14.Отметьте различия в ждущем и автоколебательном режимах работы..15.Чем определяется длительность импульса, формируемого мультивибратором?16.Определите основные параметры мультивибратора.17.Мультивибраторы на ОУ.
Элементы схемы определяющие порог переключениясигнала на выходе18.Мультивибраторы на таймере. Автоколебательный и ждущий19.Назначение шифраторов (кодеров).20.Принцип построения шифраторов на диодах.21.Принцип построения шифраторов на логических схемах.22.Как рассчитать время установления выходного кода и максимальную частотуработы шифратора на логических схемах и диодах.23.Принцип построения дешифраторов кода.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н.
Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»6824.25.26.27.28.29.га.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.Как рассчитать количество выходов полного дешифратора.Логические функции описывающие работу дешифраторовНазначение мультиплексоров и демультиплексоров.Структурная схема регистра хранения.Какие типы триггеров используются в регистрах хранения.Назначение регистров сдвига. Типы триггеров, используемых в регистрах сдвиПеречислите варианты ввода/вывода информации в регистрах сдвига.Структурная схема реверсивного регистра сдвига.Назначение счетчиков.
Типы счетчиков.Асинхронные суммирующие и вычитающие счетчики.Принцип построения синхронных счетчиков. Последовательные и параллельныесинхронные счетчики.Декадный счетчик и его структурная схема.Реверсивный счетчик и его реализация.Назначение и принципы построения ЦАП.Структурная схема ЦАП с суммированием токов.Структурная схема ЦАП с суммированием напряжений на матрице R-2R.Назначение АЦП.
Методы аналого-цифрового преобразования.Основные характеристики АЦП.Принцип работы и структурная схема АЦП последовательного действия.Принцип работы и структурная схема АЦП поразрядного кодирования.Принцип работы и структурная схема АЦП параллельного действия.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств»69СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Степаненко И.
П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем., изданиечетвертое, переработанное и дополненное М.: «Энергия», 1977. - 672 c.: ил.2. Янсен Й. Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т.1 Основы цифровойэлектроники на ИС. Пер. с голланд.-М.: Мир,1987.-334 с.: ил.3. Янсен Й. Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т.2 Проектирование устройств нацифровых ИС.
Пер. с голланд.-М.: Мир,1987.-368 с.: ил.4. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. — СПб.: БХВ - Санкт Петербург, 2000.518 с.5. Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование дискретных устройств наинтегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. - 304 с.6. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование,параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.: ил.7. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти.Микросхемы ЦАП и АЦП: Справочник /О.Н.Лебедев, А.И.Мирошниченко,В.А.Телец; Под ред. А.И.Ладика и А.И.Сташкевича.
– М.:Радио и связь, 1994. –247 с.: ил.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов «Типовые узлы цифровых устройств».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
