А.С. Белокопытов, К.С. Ржевкин, А.А. Белов, А.С. Логгинов, Ю.И. Кузнецов, И.В. Иванов - Основы радиофизики (1119801), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Здесь основным узлом является компаратор, осуществляюший сравнение напряжений, действуюших на двух его входах. Если напряжение на одном входе ниже, чем на другом — опорном, то на выходе компаратора поддерживается фиксированный логический уровень. При равенстве напряжений на входах компаратора логический уровень на его выходе меняется на противоположный. Предполагается, что уровень Г2о„в течение всего времени преобразования постоянен.
Тактовые импульсы, управляюшие процессом цифрового преобразования, поступают на счетчик и интегратор. Частота их следования в 2" раз превышает частоту отсчетов аналогового сигнала. Напряжение на выходе интегратора, образованного операционным усилителем с емкостной обратной связью, представляет собой последовательность равных по величине ступенек напряжения,' формируемых с приходом 252 Глава 10. Введение в ци овую электронику каждого тактового импульса. Ступенчатое напряжение поступает на опорный вход компаратора. Выравнивание напряжений на входах компаратора переключает логический уровень на его выходе, что накладывает запрет на прохождение тактовых импульсов на вход счетчика и интегратора.
Число сосчитанных двоичным счетчиком импульсов за время выравнивания напряжений на входах компаратора отображает величину напряжения выборки аналогового сигнала в двоичном коде. При переключении компаратора и остановке счетчика зто число переносится в регистр памяти для дальнейшей обработки. Следуюший за моментом переключения компаратора тактовый импульс сбрасывает напряжение на выходе интегратора до нуля и устанавливает триггеры счетчика в нулевое состояние для продолжения процесса аналого-цифрового преобразования. Точность аналого-цифрового преобразования определяется шкалой квантования — числом ступенек на интервале интегрирования входного сигнала.
Увеличение точности вопроизведения сигнала с ростом числа уровней квантования требует повышения быстродействия и разрядности всего устройства, В настоящее время при создании АЦП наиболее широко используют схемы с двойным интегрированием. Принцип их действия состоит в интегрировании напряжения входного сигнала в течение Рнс. 10.29. Интегрнруюшнй аналого-цифровой фиксированного отрезка времени и по- преобразователь следуюшем разряде интегрирующей емкости постоянным током с точной фиксацией момента окончания ее разряда.
Продолжительность разряда конденсатора преобразуется в двоичный код, соответствующий начальному значению напряжения. Рассмотрим работу АЦП с двойным интегрированием на примере рис. 10.30. Пусть интегратор, стоя ший на входе АЦП, с помощью управляемого ключа подключен к источнику аналогового сигнала сг . Напряжение, возникающее на выходе интегратора, устанавливает компаратор в логическое состояние, соответствуюшее началу счета тактовых импульсов счетчиком СТ.
Заполнение всех разрядов счетчика определяет время Г, интегрирования У . После переполнения счетчика управляемый ключ переключается импульсом, поступаюшим от счетчика, подключая ко входу интегратора ис- Рис. 10.30. Аналого-цифровой преобразователь с точник опорного напряжения обратной двойным интегрированием полярности. Разряд конденсатора обратным током до нулевого напряжения приводит к переключению через время Г, состояния компаратора и остановке счетчика, показания которого переносятся в регистр, а процесс преобразования продолжается, так как вход интегратора снова подключается к источнику входного напряжения.
' Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифрового кода, являюшегося резульТатом обработки сигнала, в аналоговую величину— ток, напряжение, проводимость цепи н т. д. Принцип преобразования параллельного цифрового кода в аналоговый сигнал ил- 10.6. Аналого-ци овые и ци ро-аналоговые преоб аэователи 203 люстирирует рнс.
10.31. При поступлении на управляемые токовые ключи ЦАП и- разрядной цифровой последовательности часть резисторов Я, 22,...2" 'зе, образуюших так называемую двоично-взвешенную резистивную матрицу, оказывается подключенной к источнику опорного напряжения У.„. В цепях, ключи которых замкнуты, возникают токи, пропорциональные значениям В, 2В и т.д. Ток, текуший через сопротивление Я, максимален и соответствует старшему значащему разряду цифровой последовательности; ток, протекаюший через резистор 2" 'Я вЂ” младшему разряду. Протекающие через резистивную матрицу токи определяют амплитуду ступеньки напряжения на выходе операционного усилителя, которая будет пропорциональна числовому значению двоичного кода.
Рнс. 10.31. Цифро-аналоговый преобразователь с суммированием токов (а) и делением напряжения (б) Точность преобразования цифрового сигнала в аналоговый, осушествляемого ЦАП с двоична-взвешенной резистивной матрицей, ограничена стабильностью источника Е и точностью подбора резисторов матрицы. Резистивная матрица может иметь различную структуру. Другой вариант ЦАП, используюший резистивную матрицу типа В-2В, показан на рис. 10.31б. Резистивная матрица этого варианта проше в изготовлении. Здесь использованы только два номинала резисторов.
Формирование тока, соответствующего определенному разряду, осуществляется за счет как последовательных, так и параллельных цепей сопротивлений. При переходе от старшего разряда к младшему ток уменьшается в два раза, как и в рассмотренном ранее случае. Токовые ключи, коммутирующие элементы резистивных матриц, должны иметь высокое быстродействие. Как правило, быстродействуюшие ЦАП представляют собой большую интегральную схему, используюшую в качестве ключей диоды, биполярные или полевые транзисторы. Время преобразования в таких ЦАП достигает 20 нс.
Рассмотренные элементы цифровой электроники составляют основу построения радиофизических устройств, предназначенных для решения самых разнообразных задач. Эти устройства могут быть выполнены в виде интегральных схем, ориентированных на выполнение тех или иных конкретных функций: передачу, прием и обработку информации, решение измерительно-вычислительных проблем и т.д, Список литературы [1) Харкевич А.А.
Спектры и анализ. Изд, 4-е. Мз Физматтиз, 1962. [2) Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Изд.4-е. Мз Радио и связь, 1986. [3) Бриллюэн Л. Наука и теория информации. Мс Наука, 1960. [4] Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники М., 1985. [5) Основы радиоэлектроники/подред. Петру— хина Г.Д. Мз Изд-во МАИ, 1993. [6) Молчанов А.П., Занадворов П.Н. Курс электротехники и радиотехники. Мз Наука, 1976. [7) Асеев Б. П. Основы радиотехники. Мз Связьиздат, 1947. [8] Ржевкин К.С.
Физические принципы действия полупроводниковых приборов. М.: Изд-во МГУ, 1986. [9) Ламмерт М., Марк П. Инжекциоиные токи в твердых телах. Мз Мир, 1973. [!О] Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. [!!] Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. Мз Наука, 1978, [12] Калинин В.И., Герштейн Г.М. Введение в радиофизику, Мз Гостехиздат, 1957. [13) Харкевич А.А. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике. Мз Гостехиздат, 1956. [14) Ицхоки Я.С. Нелинейная радиотехника. Мз Сов, радио, 1955. [15) Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света.
Мс Наука, 1970. [16] Красильников В.А., Крылов В;В. Введение в физическую акустику. М.: Наука, 1984. [17) Ахманов С.А., Хохлов Р.В. Проблемы нелинейной оптики. Мз ВИНИТИ, 1964. [18) Эрглис К.Э., Степаненко И.П. Электронные усилители. Мз Физматгиз, 1961. [19) Бонч-Бруевич А.М. Радиорлектроника в экспериментальной физике.
Мз Наука, 1966. [20) Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. М.: Мир, 1978. [21) Блекуэлл А.А., Коцебу К.Л. Параметрические усилители на полупроводниковых диодах. Мз Мир, 1964. [22) Климонтович Ю.Л. Квантовые генераторы света и нелинейная оптика. Мс Просвещение, 1966. [23) Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы. Мс Гостехиздат, 1952. [24] Стрелков С. П. Введение в теорию колебаний. Мз Наука, !964. [25] Кузнецов Ю.И., Логгинов А.С., Митрофанов В.П., Сенаторов К.Я.
Усилители и ВС-генераторы низкой частоты на транзисторах и интегральных схемах. Мз Изд-во МГУ, 1983. [26) Ван-дер-Знл. Шумы при измерениях. Мс Мир, 1979. [27) Харкевнч В.А. Борьба с помехами. Мз Физмазтиз, 1963. [28) Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах. Мз Мир, 1986. [29) Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны.
Мс Радио и связь, 1988. [30[ Нейман М.С. Радиопередаюшие устройства. Мз Сов, ралио, 1965. [31) Киносита К., Асада К., Карацу О. Логическое проектирование СБИС. Мз Мир, 1988. [32) Пухальский Г.И., Новосельцев а Т. Я, Проектирование дискретных устройств на интегральных схемах (справочник).
Мз Радио и связь, ! 990. [33] Миллер Р. Теория переключательных схем. Тл, 2. Мз Наука, 1970, 1971. [34) Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Мз Радио и связь, 1987. [35) Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. Мс Высшая школа, 1989. [36) Хоровнц П., Хилл У.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
