Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (775262), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Структурная схема АЦП последовательно~о приближения показана на рис. 12.15. В состав этого преобразователя входят компаратор напряжений, ЦАП и еше один новый логический блок. Этот новый логический блок называется региетролг иоеледовительгтого приблиэгееггигг. Предположим, что мы подали 7 В на аналоговый вход. АЦП последовательного приближения сначала «формирует запроси относительно возможной величины аналогового входного напряжения. Этот запрос реализуется путем засылки 1 в самый старший разряд (ССР) двоичного числа на выходе АЦП, что осугцествляется с помощью регистра последовательною приближения (блок 1 на рис. 12.1б).
Результат операции (1000) поступает через ЦАП на вход у$ т х о~ '~ Ю С~ М и 1 О 4 Ф й~ е с й о Я о: 'О ГЛАВА 12 = оп1 В компаратора. Компаратор «отвечает» на вопрос, сформулированньй в блоке 2 на рис. 12.16: «цвоичное число 1ООО больше или меньше цифрового эквивалента входносо на- СОПРЯЖЕНИЕ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ Процесс впалого-цнф- раео~ а враабрввана- ннв Зцднинн ллн авыциронеритн Выпал»>т следующие задания, проверыпе, хорошо ли вы ус- Ваили ИЗЛОЗВСЕППЫй АИВПЕРиаЛ. 25. Назови~с три типа аналого-цифровых преобразователей.
2б. В АЦП с динамической компенсацией для формирования сиптала пилообразного напряжения, поступающего на вход В компаратора, используется ЦАП, тогда как в интер рирующем АЦП такое напряжение создается 27. АЦП последовательного приближения — ....... (более быстродействующий, менее быстродейс гвующий) преобразователь по сравнению с интегрирующим АЦП. пряжения?» Ответ в данном случае: «больше». Тогда регистр последовательного приближения выполняет операции, указанные в блоке 3. Разряд восьмерок сбрасывается в О, разряд четверок устанавливаешься в состояние 1. Резуль~ат (0100) через ЦАП пересылается на вхол компаратора.
Компаратор далее отвечает на вопрос, сформулированный в блоке 4: «двоичное число 0100 больше или меньше цифрового эквивалента входного напряжения?» Ответ: «меньше». Тогда регистр последовательного приближения выполняет операцию, указанную в блоке 5. В разряде двоек усганавливается 1. Результат (0110) пересылается назад к компаратору. Компаратор «отвечает» на вопрос, сформулированный в блоке б: «двоичное число 01 ! 0 больше или меньше цифрового эквивалента входного напряжения7т> О~Не~: «меныпе». Регистр последовательного приближения выполняет операцию, указанную в блоке 7.
В самый младший разряд (СМР) засыпаешься !. Конечный результат: двоичное число 0111. Это н есть цифровой эквивален~ входного напряжения, равного 7 В, которое действует на входе АЦП. Обратите внимание, что операции, указанные в прямоугольниках на рис. 12.16, выполняются регистром последовательного приближения. На поставленные вопросы «отвечает» компаратор.
Заметьте также, что характер операций, выполняемых регистром последовательного приближения, зависит от того, какой ответ получен на предыдущий вопрос: «меныпе» или «больше» (см. блоки 3 и 5). Преимущество АЦП последовательного приближения заключается в том, что для получения конечного результата нужно сделать относительно небольшое число опросов. В результате существенно убыстряется прот)есс аналого-р1ифрового преобразовапихе АЦП последовагельного приближения находят очень широкое применение. гл<свз ц 4. Для учета «веса» двоичных входов в ЦАП применяются несколько различных резнстивных схем.
5. Широко известные типы аналогоцифровых прсобразователей— АЦП с динамической компенсацией, интегрирующий АЦП и АЦП последовательного приближения. 6. Компаратор сравнивает два напряжегпгя и определяет, которое нз ннх боя~~с. «Сердце» компаратора — операционный усилитель, 7. Цифровой вольтметр одно из устройств, где находит применение АЦП, Для сопряжения аналоговых и цифровых устройств используются специальные интерфейсные шифраторы и дешифраторы. Они называюгся соответственнО аналого-цифровыми преобразователя- (АЦП) фр преобразователями (ЦАП).
В состав ЦАП входят резистивная схема и суммирующий усилитель. Операционные усилители используготся в цифро-аналоговых преобразователях и компараторах. Коэффициент усиления опера- ЦИОННОГО УСНЛИТЕЛЯ МОЖНО ЛЕГКО установить с помощью внешних резисторов. 2. 3. Итоговые знлнния к изучаемой главе 1 2 пользуется сокраще- ние Коэффициент усиле- ния по напряжению для операционного усилителя в схеме на рис. 12.3,б опре- деляется путем де- ления сопротивле- ния . (г<„„, )с.,) на сопротивле- ние... (Тс„„, Я, .).
Нарисуйте условное графическое обозна- чение операционно- го усилителя. Обо- значьте инвер- тирующий вход знаком «ми- нус», а неинверти- рующий - знаком <<плюс». Обозначьзе выход. Покажите, как подаются на операционный уси- литель питающие Основные результаты главы Аналого-цифровой преобразователь— зто ...... (шифратор, дешифратор) специального типа. ЦАП является (шифратором, дешифратором). 3.
(АЦП, ЦАП) преобразует информацию в цифровую форму. 8 4.. (АЦП, ЦАП) преобразует двоичный цифровой сигнал в аналоговый сигнал напряжения. 5. В состав ЦАП входят ... схема и суммирующий Для обозначения операционного усилителя часто ис- напряжения + 10 и — 1О В. 9. Чему равен коэффициент усиления операционного усилителя в схеме на рис. 12.4, если Й,„= =1 кОМ и гс, = = 100 кОМ? 1О. Если на рис. 12.4 входное напряжение равно 0,5 В, то выходное напряжение равно .
(+, — ) 5 В, поскольку мы используем (инвертирующий, неннвертирующий) вход ОУ. 1!. Чему равен коэффициент усиления по напряжению ОУ в схеме на рис. 12.5, когда только один переключатель А находится в положении, соответ- СОПРЯЖБНИВ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ Зб9 17. 19 20 25 ствующем логической !? 12. Определите полное сопротивление па- раллельно соеди- ненных резисторов й~ и йг, когда оба переключателя А и В на рис.
!2.5 установлены в по- ложения, соответ- ствующие сигналу логической 1. 13. Чему равен коэффи- циент усиления К„ операционного уси- лителя в схеме на рис. 12.5, когда переключатели А и В установлены в положения, со- ответствующие сиг- налу логической 1? (Используйте вели- чину сопротивления, полученную в зала- нии 12.) 14. Определите величи- ну выходного на- пряжения, когда на выходы ЦАП (рис. 12.5) подана двоичная комбина- ция 0011.(Исполь- зуйте значение КВ из задания 13.) 15. Резистивная схема, показанная на рис. 12.б, называется схемой лестничного .типа.
1б. Сравните табл. !2.! и 12.2. Эти две таблицы отличаются друг от друга (сигначами на двоичных входах, масштабом выход- 21 22 ного аналогового сигнала). ВЫСОКИЙ уровень напряжения, или ло- гическая 1, на выхо- де ТТЛ-устройства соответствует при близительно (О, 3,75, 5,5) В. Сокращение ТТЛ используется для обозначения (АЦП, ЦАП) — более слож- ная электронная си- стема. АЦП с динамиче- ской компенсацией включает в себя ло- гический элемент — (И, ИЛИ), (компара- тор, резистивную схему), (счетчик, регистр сдвига) и цифро- аналоговый Если в точке Х на рис. 12.8 действует уровень логического (ой) .
(О, 1), число, соответствующее текущему состоянию счетчика, увеличивается на ! с приходом тактового импульса. Если на рис. 12.8 напряжение на входе В компаратора больше, чем напряжение на входе А, логический элемент И («от- 23 24 26 27 крыт», «закрыт»). Если напряжение на входе А компаратора (рис. 12.9) равно 5 В, а на входе В 2 В, то на выходе Х устанавливается логический(ая) (О, 1).
При этом напряжение на выходе Х равно приблизительно (О, 4) В. Основным узлом компаратора является . (счетчик, операционный усилитель). В цифровом вольт.- метре (рис. 12.12) используется АЦН (с динамической компенсацией, последовательного приближения). В состав интегри- рующего АЦП вхо- дят логический эле- мент . (И, ИЛИ), (счетчик, регистр), линейно изменяющегося на- пряжения и..... (компа- ратор, ЦАП). Аналого-цифровое преобразование ин- формации осущест- вляется быстрее при использовании (интегри- рующего АЦП, АЦП последова- тельного приближе- ния). 370 гллвл а Ответы к задапиям для самопроверки 1. Аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 2.
Цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) 3. Резистивной, суммирующего (масштабируемого) 4. Операционного усилителя 5. Обратной связи 6. Входным 7. К„= 20 (7вык = — 4 В 9. К„= 0,266 1О. (7„„„= — 0,8 В 11. Невысокая точность преобразования; широкий диапазон номиналов используемых резисторов 12. Лестничного ()1 — 2й-схема лестничного) 13. 1 14. А 15. Аналоговый; цифровой (двоичный) 16. 010! 17. ВЪ|СОКИЙ; разрешению прохождения тактовых импульсов через логический элемент И 18.
С динамической компенсацией 19. Постоянных напряжения 20. ОУ 21. ВЫСОКОГО, НИЗКОМУ 22. Цифровом вольтметре 23. Декадного счетчика (счетчика по модулю 10) 24. 0 25. !) АЦП с динамической компенсацией 2) Интегрирующий АЦП 3) АЦП последовательного приближения 26. Генератором линейно изменяющегося напряжения 27. Более быстродействующий Приложение А Некоторые другие параметры интегральных схем Козффициекц объединения по входу и коэффициент разветвления по выходу Каждый транзистор характеризуется максимально допустимыми значениями рассеиваемой мощности и тока коллектора.
Эти максимальные значения указанных параметров определяют нагрузочнупо способность транзистора. Выходная нагрузочная способность цифровой микросхемы называется коэффиииентом разветвления по выходу. Коэффициент разветвления по выходу цифровой микросхемы указывает число «стандартных» входов, которые можно присоединить к данному выходу логического элемента. Если„например, для логических элементов семейства ТТЛ этот параметр равен 1О, то это означает, что к выходу одного логического элемента можно присоединить 10 входов логических элементов того же семейства. Типичное значение коэффициента разветвления по выходу для ТТЛ ИС равно 1О.
Для КМОП ИС коэффициент разветвления по выходу порядка 50. Нагрузка, характеризующая один вход логического элемента, называется коэффициентом обьединения по входу. Обычно это число, указывающее номинальную величину нагрузки для данного входа по отношению к некоторой стандартной нагрузке. Таким образом, стандартный вход характеризуется коэффициентом объединения по входу, равным ! . Если этот коэффициент равен 2, речь идет о большей входной нагрузке. Следовательно, для входа с коэффициентом объединения по входу, равным 2, требуется больший рабочий (запускающий) ток, чем для входа с единичным коэффициентом объединения по входу. Классификация цифровых микросхем по данному параметру аналогична классификации громкоговорителей по номинальному полному сопротивлению и номинальной мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
