Аналого-цифрові (АЦП) та цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП)

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 17Следующая ⇒

Рисунок 3.50 – Логічна схема шифратора

3.4.2 Дешифратор

Дешифратор – це логічна схема, у якої при кількості входів n кількість виходів може сягати 2ⁿ і яка перетворює n-розрядний двійковий код у відповідний керуючий сигнал, що виникає тільки на одному з його виходів.

Умовне позначення дешифратора наведено на рисунку 3.51.

Рисунок 3.51 – Умовне позначення дешифратора

Як правило, дешифратори застосовують для забезпечення звернення до певного виконавчого пристрою, пристрою відображення інформації або до певної комірки пам’яті запам'ятовувального пристрою. Кожен з цих пристроїв повинен мати свою певну адресу, код якої формується на вході дешифратора.

Побудуємо дешифратор (вірніше, фрагмент його) двійкового коду у десятковий, тобто здійснимо операцію, зворотну дії шифратора, який розглянутий у попередньому питанні.

Дешифратор являє собою комбінаційну схему, де використовується логічна операція І. Складемо спочатку логічні рівняння дешифратора:

Фрагмент логічної схеми дешифратора представлений на рисунку 3.52.

Рисунок 3.52 – Логічна схема дешифратора двійкових кодів у десяткові (фрагмент)

Наприклад, при подаванні на входи даного дешифратора двійкового коду 0110, активізується (виникає логічна 1) сигнал тільки на виході у₆.

3.5.1 Загальні положення

Широке використання мікропроцесорної та комп’ютерної техніки в системах автоматичного регулювання та керування технологічними процесами вимагає наявності пристроїв перетворення інформації. Сигнали керування формуються відповідними аналоговими рівнями напруг, а обробка інформації здійснюється в цифровій формі у двійковій системі числення.

Одиниця цифрової інформації – один біт – це однорозрядне двійкове число, яке приймає значення 1 (наявність сигналу) або 0 (відсутність сигналу). Сукупність бітів складає слово, яке й обробляється цифровим пристроєм. Довжина слова даних є фіксована й характеризується розрядністю, що визначається кількістю біт у слові. Типовими є слова довжиною 4, 8, 16 розрядів. Восьмибітове слово називають байтом.

Наприклад, структура 16-бітового двійкового слова має вигляд, як це показано на рисунку 3.53.

Рисунок 3.53 – Формування двійкового слова

Поділ слова на байти дає змогу подану двійковим словом інформацію записати в іншій системі числення, наприклад, шістнадцятковій. Запис числа у різних системах подано у таблиці 3.18.

Таблиця 3.18 – Подання числа в різних системах числення

Десяткове число

Двійкове число

Шістнадця-ткове число

Десяткове число

Двійкове число

Шістнадця-ткове число

0

0000

0

8

1000

8

1

0001

1

9

1001

9

2

0010

2

10

1010

А

3

0011

3

11

1011

В

4

0100

4

12

1100

С

5

0101

5

13

1101

D

6

0110

6

14

1110

E

7

0111

7

15

1111

F

Саме тому, на практиці виділяють два типи основних перетворювачів інформації – аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) і цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП).

3.5.2 Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП)

АЦП реалізують за різними принципами роботи. Основним моментом є квантування сигналу, тобто представлення аналогової величини через її дискретні значення, а потім запис в двійковій системі числення. Для більшої адекватності квантування час дискретизації вибирають найменшим.

АЦП може бути побудований на основі ЦАП, лічильника імпульсів і компаратора. Спрощена структурна схема такого АЦП наведена на рисунку 3.54.

Рисунок 3.54 – Структурна схема АЦП

Цикл перетворення аналогового сигналу, представленого у вигляді напруги U_вх, у двійковий код складається з наступних операцій.

Напруга U_вх надається до входу пристрою – один із входів компаратора К. Сигнал з виходу компаратора дозволяє роботу генератора імпульсів ГІ.

Сигнал «Пуск» встановлює нульовий стан і дозволяє роботу лічильника імпульсів ЛІ, який починає заповнюватися імпульсами ГІ.

Код з виходу ЛІ надається до цифрових входів ЦАП (входи керування ключами). У результаті з виходу ЦАП ступінчато зростаюча напруга надходить до другого входу компаратора. Після досягнення цією напругою значення U_вх компаратор забороняє роботу генератора, а на виході ЛІ маємо код, що відповідає величині U_вх.

Слід зазначити, що елементарним пристроєм перетворення аналогової величини в дискретну є компаратор, який фіксує факт перевищення однієї напруги іншою і може мати на виході сигнали 0 або 1.

3.5.3 Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП)

Основними компонентами ЦАП є матриця опорів, пристрій уведення-виведення і операційний підсилювач. На рисунку 3.55 зображено схему простого ЦАП, який перетворює вхідну цифрову інформацію в аналоговий сигнал на основі зміни коефіцієнта підсилення ОП. Входи такого ЦАП відповідають чотирирозрядному числу 2⁰, 2¹, 2², 2³ і для кожного входу отримуємо коефіцієнти передачі:

До входу ОП надається опорна напруга U_оп через ключі S₀ … S₃ і залежно від їх положення (замкнені чи розімкнені) визначається напруга на виході підсилювача

Ключами S₀ … S₃, як правило, служать польові транзистори.

Рисунок 3.55 – Схема простого ЦАП із матрицею опорів

Безперечно, для зменшення похибки перетворення необхідно збільшувати розрядність входу ЦАП. Величину називають напругою, що відповідає «вазі» наймолодшого розряду.

В загальному випадку, при поданні вхідного слова вихідна напруга ЦАП визначається виразом

,

де S = 1 за наявності сигналу на відповідному розряді і S = 0 за його відсутності.

В даний час ЦАП випускаються як мікросхеми серії 301НР3…301НР6 з коефіцієнтом поділу 1/2048.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии