hhis16 (558081), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Учтите эти соображения, когда будете подыскивать себе линейные ключи. Они иногда могут породить проблемы. Например, «размыкание перед срабатыванием» снижает время переключения, поскольку «срабатывание» необходимо задержать для того, чтобы дать возможность ключу разомкнуться. Единственный аналоговый вькход мультиплексора поступает на схему ЕР398- монолитный усилитель с выборкой и запоминанием (рис.
4.41) в удобном 8-выводном корпусе О1Р (цена 2 долл.) Эта ИС используется как схема «слежения и запоминания», фиксирующая аналоговое колебание только с началом преобразования. С использованием конденсатора 1000 пФ выход схемы устанавливается до 1 МЗР за 0.5 мкс н снижается менее, чем на 3 мкВ за последующие 12 мкс преобразования АГ17572 — это превосходный маломощный 12-разрядный АЦП с внутренними источником опорного напряжения н тактовым генератором. он имеет удобные управлягошне сигналы 'ля сопряжения с мвхропропессором. включая возможность мультиплексирования 12-разрялного результата на 8 линий («байтовая шива данных») за два последовательных шгкла.
Устройство. управляющее этой схемой, ооычно назначает адрес для мультиплексора. за~ем инициирует преобразование с помогпью сигналов В)к и ЧТ. АЦП отвечает выдачей сигнала ЗАНЯГ, который фиксирует аналоговый входной сигнал Преобразование завершается через 12 мкс и сигнал ЗАНЯТ устанавливается на вьг соком уровне. С этого момента доступны все 12 разрядов результата, если вы хотите использовать все 12 линий О,„„; однако если у вас 8-разрядная шина, то вы можете первыми считать 8 младших значащих разрядов, а затем подать сигнал ВЫБОР СТАРШЕГО БАЙТА для того, чтобы це редать иа 11о — 1), 4 старших значащих разряла. После инициирования преобразования устройство, управляющее преобразователем, может заняться проверкой сигнала ЗАНЯТ, чтобы увидеть, когда преоб)хгзование завершится. Более простой вариант †э ждать 12 мкс («временной цикл» программы потратит требуемое время; см.
гл. 11).Управляющее устройство вынуждено ждать 4 мкс после завершения преобразования перед тем, как инициировать следующее преобразование; это †«время захвата» ИС 1.Р398, т.е. время, необходимое для того, чтобы выход вновь отследил вход с точностью до 0,1'Ъ В течение этого времени устройспю управления может, конечно, заняться считыванием цифрового выхода.
Общее время преобразования составляет, таким образом, минимум 16 мкс. что равнозначно 60000 преобразованиям в секунду. По поводу этой схемы стоит сделать несколько замечании: (а) Для получения полной 12-разрядной точности вы должны обеспечить полстройку сдвига для компенсации трех видов ошибок: 1) Гг, входа В,'3 составляет 7 мВ (макс.); 2) полевой транзистор входа В,'3 вводит вебольшуго ступег яку напряжения в режиме ЗАПОМИНАНИЕ. обусловленную инжекпиеы заряда в затвор полено) о тпаазксц~х ра (разд. 3.12) в чинном спича- относительно стабильную отрицагельную сгупеньку в 10 мВ: 3) сам АЦП имеет О„ определяемое как 4 МЗР (эквивалентно 5 мВ для диапазона входного сигнала О -5 В). Мы включили схему подстронкв для 1.1г398.
используя рекомендация изготовителя. (6) Емкость конденсатора запс мннания определяется путем компромисса Небольшая емкость сокрагцаег врем" ,Захвата, но приводит к ббльшему спаду ф:ршины импульса и большей ступеньке изт иижекции заряда. Мы выбрали емкость, Звэторая дает незначительный спад и придит к ступеньке в режиме ЗАПОМИНИЕ„эквивалентной 8 МЗР; ступенька й)равнительно стабильна и ее можно ком- З)ежсировать соответствующей подстройй с помощью регулятора «Полстройка а». (в) Схема приспособлена под полярные входные сигналы (Π— 5 В); необходимо принимать биполярные "~йиэдные сигналы, то следует добавить му смещения операционного усилите- .~®, позаботясь о том, чтобы улержать ки в пределах менее 1 МЗР (1 часть *" 4000). Для того чтобы облегчить рабо':, схема АО7572 выдает прецизионное ' Орное напряжение, тем не менее потреся еще несколько компонентов.
(г) расным дополнением к такого сорта является усилитель с программим коэффициентом усиления, так что Ший микропроцессор можез равлять коэффициентом усиления для к(зго, чтобы приспособиться к диапазону итуд входного сигнала. ИС АГ152б мы Апа1о8 Оеч(сев представляет собой окристальный прибор с программигм коэффициентом усиления 1„ 2. 4, '.и 16 и точностью усиления 0,02",с (точь 12 разрядов); альтернативный ват — ИС 1 Е13006г'7 фирмы гхапопа1 сожит резисторы и ключи на полевых нзисторах (но не сам усилитель) для ' ановки коэффициента усиления от 1 до 28 (с коэффициентами 2)или от 1 до 100 в последовательности 1-2-5); эти компоимеют точность коэффициента усиния 0,5'~ (точность 8 разрядов) с:: "В этой схеме„естественно„используегся П с последовательным приближением. ольку прн переключении от одного да к другому важную роль играет ыстродействие. Мы выбирали компонен(хга, стараясь минимизировать стоимость.
' оказанная схема будет стоить около ,30 долл по ценам на сегодня; основной ад в стоимость вносит преобразова(яель- 35 долл- 1 9.25. 3 — -знаковый цифровой 2 вольтметр На рис. 9.65 представлена схема, в которой использованы преимущества двухстадийного интегрирования. Почти вся схема цифрового вольтметра, за исключением внешних компонентов для интегратора и генератора тактовых импульсов„точного источника опорного напрюкеиия и устройства отображения, выполнена на однокристальной КМОП БИС Схема 1СЬ7107 при работе использует цикл автоматического обнуления и даже, более того„формирует все 7-сегментные мультиплексируемые выходные сигналы для непосредственного запуска 4-цифрового дисплея на светодиодах.
Используя на входе внешгшй аттенюатор (или эталонный источник), вы можете формировать другие полномасштабные диапазоны напрюкений. Метод двухстадийного преобразования очень удобен для работы цифрового вольтметра: он обеспечивает хорошую точность (включая автокоррекцию нуля) и подавленно сетевых помех в приборах с усредневием при низкой стоимости. Стоимость используемого здесь преобразователя не превьппаег 20 долл Схема, показанная на рис. 9.66, представляет собой токовый интегратор с уравновешиванием заряда, или «кулонометр».
Этот прибор можно использовать для измерения интегрального тока (полного заряда) за определенный интервал времени, он можег найти грнмеиеияе в области электрохимии н,ги для эсгектрофо(э за. Начнем с нижню о левого угза. где ннчегрируемый ток протекает через мопшыи прецизионньгй 4 проводныи резне гор образуя пропорциональное напряжение. ИМС2 является сравнительно недорогим (менее 5 долл ) прегшзионным операционным усилителем с одним источником питания, с шгзким начальным сдвигом на. пряжинца (80 мкВ макс ) и малым дрейфом сдвю а во времени и по температуре ;менее 2 мкВ на градус и 0,5 мкВ в месил).
66Х Глава )1 Цолрвивнив ии4)ровнх и анало)овнх сигна)оа 669 ) с Е ) -''Фн формирует выходной ток, программи-,';руемый измеряемым юком и зап'екает сэврялозравиовегцивающий интегратор на ',ИМСЗ. С помощью поворотно)о пере;.'йлхочателя на входе выбирается один из ;жити декадных предо)юв чувствительно,'®тн, причем на любом диапазоне полному 'й)вГКОЛНОМу Свт НаЛу СООтастетауЕ) ).ОК 'Й00 мкА в коллект оре Т, Транзистор ."7' — это полевой МОП-транзистор 1а не :,Е)йполярный плоскостной транзистор1. 'йгспользуемьгй для исключения ошибки !вправляюшего тока. ':)'„' Схема уравновешивания заряда являет)Ся обычной дельта-сигма-схемой с полеТнканальным транзистором Т,, раба щим в режиме Обогащения, ко)орый " 'дает порции заряда в соответствии с Х4й)стоянием триггера ИМС5а пос))е каж"' ого такта синхронизации.
ИМС5б рабо!Хает как олновибратор, увеличивая сос))т)ч)янно двоичной пересчетной схемы ИМС7 ',~зв каждом такте. в течение которогн 'Т, ,'в1входится в проводящем состоянии. Эта ,'схема нс подсчитывае.) какое-ю апреле';дуенное число тактов синхронизации, а 'ч)росто накалливаег ло тех пор, пока нс ,взстан)звится. 4-разрядныс сче.гчнки ИМС9 ИМС10 Отслеживают общин заря'1 и л))правляю) 8-разрядным дисплеем на све. -годиолах.
Если изм),рясмый ток превышас) мак йимальиый .) ок выбранно~о диапазона. то )ток 7. Не способен уравновесить ток Тг ';;)даже есин )ра)ыис. ор буде) пос)ояпно ,ик)почел: нрн )гом зафиксированное на ;Пчетчиках зна:)ение заряда б)лег солер ,О)кат), ошибк) ИМС4а проверяет условие ййыхола зн пределы диапазОнн н зажигает ,%ветолиг)д. если выходная сн) пвл иите1 ра виара лрсвыцие) фихсироваг)лын П анель йх)пориО)1* ивпряжсниЯ 1)со)орыя выбига,1фтся с элиасом ш) Отногпенню х норма.л,- 'амм условиям работы интегратора1 Некоторые полечеты прн проектировад)г1ИН.
Лря Орсжктнровании схемы .Пшн з) ой плел,е: гриня)ь леско:)ько ре)лений 11О ;пример. болыпниство )лементов КМОР1 :,';ло) ихи рабогают От напряжения —, 15 В '. Нля 1 "ц) чтобь) впростн)) коммутацию -,тра)гик)1 ра 7',. Поскольку 4-разряди),)е )!еле)чик)) рабо)акп' о) напряжения 5 В.
лля сопряжения высокоуровневых сигналов КМОП-логики с уровнямн счетчика использована схема 4049. ИМС4 работает от одного источника питания и ее выходной сип)ал изменяется от из ля ло -) 15 В. что упрощает подключение к ИМС5а. Для )о,о чтобы обеспечить лосгаточныи диапазон работы гранзистора Т),опорное напряжение для интегратора и компаратора )станавливается с помощью стабнлитроиа 17) на уровне -1-4.7 В: здесь подойди) самый простой сгабилитрон, поскольку точность не требуется. Обратите внимание иа то. что прецизионное опорное напряжение зависит от напряжения +4,7 В, использованного лля масштабирования тока, коммутируемого в интеграторе. Рабочий ток источника ВЕЕО02 исполь )устоя заодно в гшя смещения с)абилнтрона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
