Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Входное напряжение определяет величину выходного напряжения инте. гратора, достигаемую через период времени 1ь Затем управляющая логика переключает вход на эталонное напряжение У, в результате чего конденсатор интегратора на- Связь устройств обработки с внешней средой чинает разряжаться также по линейному закону. разряд продолжается до тех пор, пока не будет достигнут нулевой потенциал, о чем сигнализирует схема сравнения. Из графиков отчетливо видно, что трем значениям входных напряжений соответствуют различные значения времени разряда конденсатора, которые фиксируются двоичными счетчиками. Поскольку постоянные времени заряда н разряда конденсатора в интеграторе равны между собой, то при равенстве величин входного н эталонного напряжений значения г1 и ~а также будут равны. Так как в данном случае речь идет о соотношении, определяющем измеряемую величину, а именно о соотношении параметров сг и га, то данный тип АЦП точнее было бы называть расходометрнческнми АЕ1П.
Такой тип ИЛП применяется в настоящее время в цифровых приборах измерения напряжения. 3.6. Цифро-аналоговое преобразование. Связь преобразователей с микроЭВМ Преобразование цифровой величины в аналоговую (цифро-аналоговое преобразование) осуществляется достаточно просто, если включить параллельно резисторы, сопротивления ко- Йнвпьтй~~й гстид йсЮвс'и~: с м'ь рис. 3.13. Принцип цнфро-аналогоаого преобразования. торых увеличиваются по закону 2"% (а=О,..., 3) и соответствуют цифровым величинам, как показано на рис.
3.13. В зависимости от двоичной комбинации, поданной на входы, открывается один или несколько транзисторов, в результате чего заземляются соответствующие резисторы. Глава а Ц И тл га Каипвлгппал - l/~ и Ь~„'бб Ц ЧИ Иб'а атис. З.вй а — инфра-аналоговый преобразователь типа гчЕ 6008 фирма тамара-Яапеисз; б — источники тока и монтажная схема со значениями на. пряжеинй и токов.
Ток, протекающий через заземленные резисторы, создаетна общем выходном резисторе напряжение, величина которого соответствует поступившей двоичной информации. Это напряжение усиливается операционным усилителем (ОУ). На практике отдельные резисторы заменяются источниками тока, чтобы можно было поддерживать выходной ток в требуемом диапазоне управления, как показано на рис. ЗЛ4. На нем Связь устройств обработки с внешней средой представлен 8-разрядный быстродействующий умножающий ЦЛП типа ИЕ5008 фирмы Яйпебсз (еумножающий» вЂ” так как выходной ток является произведением поступающего двоичного числа на эталонный входной ток.) Эталонное значение входного тока лежит в пределах О,! — 0,4 мд.
Выходной ток при отклоненив на полную шкалу 1„=255/256Х 1ь,. Рассмотрим схему из 9 источников тока, 8 из которых подключаются к выходу, где с помощью переключателей форми- РУЕтСЯ 1ьи». КРОМЕ 1ьия ИмеЕТСЯ Такжс ВЫХОДНОЙ тон уьн, Который дает дополнение цифрового слова. Переключатели тока управлязотся разрядами поступающего двоичного числа.
Токи транзисторных источников зависят от эталонных напряжений и значений сопротивлений, находящихся в эмнттерных цепях источников тока. На рис. ЗА4,6 отдельно показана схема источника тока. Из этой схемы следует, что каждый источник постоннно вырабатывает ток, поступающий на выход, 1„, или 1.„,. Для цнфро-аналогового преобразования источники тока должны вырабатывать такие токи, которые увеличнвазотся вдвое по отношению друг к другу, т. е.
если транзистор Т4 имеет ток 112„то транзнг;.оры ТЗ, Т2 н Т1 должны соответственно вырабатывать токи 11, 21 и 41. Если транзистор включить по схеме эмиттерного повторителя, а на его базу подавать эталонное напряжение, то получится источник тока. Протекающий при этом постоянный ток приблизительно равен величине У,, деленной на величину эмнттерного сопротивления. Эталонное напряжение н эмиттерный повторитель имеют Обшузо опорную точку, обычно потенциал земли или — 1/,. Если мы хотим, чтобы через эмиттерные сопротивления 2К тек ток, величина которого возрастает в два раза, то необходимо изменить напряжение в опорных точках отдельных исто шиков тока в названном соотношении по отношению к 11з,.
В приведенном примере это означает, что напряжение должно иметь величину: на змиттерном сопротивлении 2Я транзистора Т4= =1 В; на сопротивлении 2Я транзистора ТЗ=-2 В; на сопротивлении 211 транзистора Т2=4 В и на сопротивлении 211 транзистора Т! =8 В. Для обеспечения этого в узловых точках О, С, В и А должны быть напряжения 0„=1 В, 11,=2 В, Уь,=4В и 11 =8 В.
Требуемые величины напряжений могут быть получены только при горизонтальном последовательном включении сопротивлений величиной 11. Через сопротивления текут токи 1, 21 и 41, величина которых задается соответствующим образом, а произведение 1ХЯ показывает, что на сопротивлениях действительно создана требуемая разность потенциалов. Однако при этом яеобходнмо подключить к схеме дополнительный источник Г В тока Т5, вырабатывающий ток!/2.
С помощью транзисторных источников тока, в эмиттерные цепи которых включены сопротивления 1г — 2Я, относительно просто получить требуемые токи. Необходимые величины сопротивлений ограничиваются двумя значениями, а именно Я и 21г. Это особенно удобно прн изготовлении ЦАП на одном кристалле. Напряжение Уьс позволяет совместить вход данных с такими логическими схемами, как ТТЛ, ДТЛ, БПЛ, КМОП, р-ка- ВВР СИР Вг Вг Вз В Вг В Вг Ва Рис. Зяб.
Полная схема нифро-аналогового преобразователя типа МЕ 0008. нальные МОП, ЭСЛ н логические схемы высокой помехоустойчивости. Более подробно этн вопросы будут рассмотрены в соответствующих разделах. На рис. 3.15 приведена полная схема описанного ЦАП с внешними компонентами для пояснения процесса получения 1, . При управлении процессом, в котором участвует вычислительная машина, по команде вычислительной машины входные аналоговые данные преобразуются в цифровые данные. АЦП является в системе входным каскадом, а запрос осуществляется с помощью соответствующей команды в программе вычислительной машины, которая указывает адрес входной схемы, в данном случае аналого-цифрового преобразователя.
После принятия команды АЦП определяет цифровое значение аналоговых величин напряжения в момент регистрации. Когда получено цифровое значение напряжения, лЦП выдает сигнал прерывания (1г1Т1, на который реагирует вычислительная машина. По этому сигналу полученная цифра вводится в машину по шине данных в соответствии с подпрограммой прерывания. Под шиной данных мы понимаем группу линий, отведенных под информационные сигналы, При выводе данных в аналоговой форме преобразователь, в данном случае ЦАП, играет в системе роль выходного каска- Связь устройств обработки с внеьияей средой да. По команде вывода вычислительная машина выдает данные в шину данных, а регистр должен принимать эти данные по команде 1ЧК1ТЕ(БАЧК(1.)).
Регистр управляет ЦАП, который преобразует цифровую информацию в аналоговую величину напряжения. Обычно во втором байте команды вывода указывается адрес выходного каскада, в данном случае регистр с ЦАП. Для такого преобразования также необходима дополнительная логика, чтобы можно было соединить соответствующий ЦАП с системой. В связи с возрастающим спросом на АЦП и ЦАП для систем автоматизированного управления процессами с использованием вычислительных машин возникла потребность в интегральных схемах, которые можно непосредственно соединять с вычислительной машиной, не используя вспомогательную логику. Ряд фирм поставляет такие микросхемы.
Если вначале такие схемы стоили несколько сотен гульденов, то сегодня эти преобразователи в интегральном исполнении стоят уже менее 10 гульденов. На рис. 3.16 представлена схема включения аналого-цифрового устройства ввода для микроЭВМ на базе микропроцессора 8080А. Устройство выбирается с помощью схемы сравнения типа 8!31. Как только адреса АВО ... А1!7 совпадут с набранной двоичной комбинацией на выходах ТО ... Тб, то по команде С8(Б) выбирается АЦП, а по команде !ОЯ~К(1.) начинается преобразование. Команда 1О/%К(1,) появляется в тот момент, когда во втором байте команды появится адрес устройства. В процессе преобразования АЦП определяет цифровое значение аналогового сигнала на входных клеммах. Когда преобразование заканчивается, выдается сигнал 1ХТ(Н).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
