- •Схемотехника аналого – цифровых устройств
- •Лекция 1. Введение. Структура устройств ввода-вывода информации в эвм
- •Введение
- •Принципы построения систем обработки данных с использованием эвм
- •Состав устройств ввода информации в эвм
- •Состав устройств вывода
- •Лекция 2. Основные сведения об интегральном операционном усилителе. Структурная схема операционного усилителя
- •Понятие идеального усилителя и его свойства
- •Классификация операционных усилителей
- •Структурная схема операционного усилителя. Определения дифференциального и синфазного сигналов
- •Лекция 3. Основные параметры оу
- •Входные параметры
- •Выходные параметры и параметры передачи
- •Параметры передачи
- •Лекция 4. Схемотехника входных каскадов оу
- •Принципы построения входного дифференциального каскада
- •Малосигнальные параметры входного дифференциального каскада
- •Лекция 5. Генераторы стабильного тока в схемотехнике оу
- •Особенности построения источников тока в схемотехнике оу
- •Базовые схемы источников тока
- •Основные модификации источников тока
- •Лекция № 6. Назначение и принцип работы каскадов сдвига уровня и основы схемотехники выходных каскадов оу
- •Назначение и принцип работы каскадов сдвига уровня
- •Основы схемотехники выходных каскадов оу
- •Защита выходных каскадов от короткого замыкания
- •Лекция №7. Базовые схемы включения оу в аппаратуре
- •Повторитель напряжения
- •Неинвертирующий усилитель
- •Инвертирующий усилитель
- •Лекция 8. Частотная характеристика оу
- •Формирование частотной характеристики оу
- •Логарифмические частотные характеристики оу
- •Частотная характеристика оу при наличии отрицательной обратной связи
- •Лекция 9. Устойчивость работы схем с оу. Частотная коррекция
- •Причины неустойчивой работы схем с оу
- •Частотная коррекция схем с оу
- •Лекция 10. Схемы на основе оу для выполнения математических операций
- •Суммирующий усилитель
- •Интегрирующий усилитель
- •Пояснения к работе интегрирующего усилителя:
- •Дифференцирующий усилитель
- •Логарифмирующий усилитель
- •Лекция 11. Активные фильтры
- •Основные сведения, классификация и типы частотных характеристик активных фильтров
- •Анализ схемы двухполюсного активного фильтра
- •Фильтры с переключаемыми конденсаторами
- •Мдп-транзисторы (полевые транзисторы с изолированным затвором)
- •Для реализации резистора
- •Лекция №12. Компаратор напряжения
- •Основные сведения и особенности схемотехники компараторов напряжения
- •Принцип работы компаратора при сравнении сигналов разной полярности
- •Анализ систематических и случайных ошибок в работе компаратора при сравнении сигналов разной полярности
- •Лекция №13. Компаратор с гистерезисом
- •Принцип работы компаратора при сравнении сигналов одной полярности
- •Компаратор с гистерезисной характеристикой
- •Лекция №14. Классификация и состав функциональных блоков цифроаналоговых преобразователей
- •Классификация цифроаналоговых преобразователей
- •Ключевые элементы цифроаналоговых преобразователей
- •Резистивные матрицы цифроаналоговых преобразователей
- •Цап с матрицей двоично-взвешенных сопротивлений
- •Цап с матрицей r-2r с выходом по току
- •Цап с матрицей r-2r с выходом по напряжению
- •Далее, аналогично не сложно показать, что при коде 0010 потенциал точки а будет равен , а при коде 0001 –. Поэтому аналогично по двоичному закону будет меняться и выходное напряжение всей схемы.
- •Классификация ацп
- •Аналого-цифровые преобразователи последовательного счета
- •Ацп с промежуточным преобразованием во временной интервал
- •Ацп последовательного счета с цифровым интегратором
- •Ацп с двухтактным интегрированием
- •Лекция 17. Ацп слежения, параллельного действия и поразрядного кодирования
- •Аналого-цифровые преобразователи слежения
- •Аналого-цифровые преобразователи параллельного действия
- •Аналого- цифровые преобразователи поразрядного кодирования
- •Лекция №18. Теоретические основы аналоговой и гибридной вычислительной техники
- •Основные понятия моделирования. Система аналогий, критерий подобия
- •Масштабы и масштабные уравнения Пусть дифференциальное уравнение механической системы, являющееся упрощенной моделью системы подвески автомобиля имеете вид:
- •Пояснения к рисунку:
- •Примеры использования масштабных уравнений Расчет коэффициента передачи суммирующего усилителя
- •Пример моделирования дифференциального уравнения второго порядка
- •Лекция №19. Аналого-цифровые вычислительные комплексы
- •Структура аналого-цифрового вычислительного комплекса
- •Структура авм
- •Заключение
- •Список литературы
Цап с матрицей r-2r с выходом по напряжению
Схема преобразователя приведена на рис. 120.
Рис. 120. Схема ЦАП с выходом напряжению
Здесь выход матрицы используется в виде потенциалов, поэтому она должна работать на сопротивление нагрузки, стремящееся к бесконечности, что и обеспечивается неинвертирующим включением ОУ, у которого:
, |
(179) |
где .
Одновременно он обеспечивает малое выходное сопротивление по отношению к внешней нагрузке.
. |
(180) |
И выходное напряжение равно:
, |
(181) |
где .
Чтобы доказать, что выходное напряжение изменяется по двоичному закону, достаточно доказать, что потенциал точки А изменятся по двоичному закону.
Цифровой код управляет цифровыми элементами поэтому при входном коде 1000 ключевой элемент кэ0 будет замкнут на источник опорного напряжения, а остальные ключи на землю.
Рис. 121. Эквивалентная схема для кода 1000
При коде 0100 кэ1 будет замкнут на источник опорного напряжения, а остальные ключи на землю.
Рис. 122. Эквивалентная схема для кода 0100
, .
Далее, аналогично не сложно показать, что при коде 0010 потенциал точки а будет равен , а при коде 0001 –. Поэтому аналогично по двоичному закону будет меняться и выходное напряжение всей схемы.
Контрольные вопросы
1. Поясните влияние напряжения смещения на характеристику преобразования ЦАП.
2. Основные параметры ЦАП.
3. ЦАП с матрицей R-2R с выходом по напряжению.
4. ЦАП с матрицей R-2R с выходом по току.
Лекция 16. Аналого-цифровые преобразователи
План лекции
1. Основные характеристики и классификация аналого-цифровых преобразователей.
2. Аналого-цифровые преобразователи последовательного счета.
Основные характеристики и классификация аналого-цифровых
преобразователей
.
Для выбора требуемого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) необходимо знать основные характеристики преобразователей и представлять возможности различных методов преобразования.
АЦП – это функциональный блок, служащий для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей эквивалентный цифровой код.
АЦП являются, как правило, линейными устройствами, в них соблюдается линейное соотношение между значениями аналогового сигнала и соответствующего ему цифрового кода. Разрабатываются также преобразователи, в которых может осуществляться некоторая нелинейная характеристика преобразования..
Разрешающая способность – это число разрядов (n) выходного кода преобразователя.
В общем случае число разрядов выхода преобразователя определяется как двоичный логарифм от максимального числа кодовых комбинаций на выходе преобразователя.
Нелинейность SL – характеризует степень отклонения выходного значения сигнала от идеального. Под идеальным значением подразумевается «наилучшая» линия, соединяющая начальную и конечную точки характеристики преобразования.
Рис. 123. Характеристика преобразования АЦП
Для АЦП прямая линия проходит через точки характеристики преобразования, которые делят пополам расстояние между значениями уровней квантования.
Быстродействие АЦП – характеризуется той максимальной скоростью, с которой можно получить очередной результат преобразования. Характеризуется временем преобразования.
–время преобразования – это время, затрачиваемое на получение одного нового цифрового отчета входного напряжения.
–время, отводимое непосредственно на выполнение алгоритма.
–время приведения АЦП в исходное состояние.
Апертурное время – время неопределенности между значением выборки и моментом времени, к которому оно относится. Характеризует апертурную погрешность преобразования.
Например. Неизвестно, будет ли выходной код отображать сигнал, относящийся точно к концу периода преобразования. Это зависит от алгоритма преобразования и наличия устройства выборки-хранения (УВХ).
Кроме указанных характеристик для АЦП вводятся ещё ряд параметров, характеризующих степень постоянства масштабного коэффициента передачи по диапазону относительно идеальной характеристики преобразования:
- Погрешность смещения нуля определяет сдвиг характеристики реального АЦП по отношению к идеальному.
- Погрешность коэффициента передачи – величина, характеризующая отклонение крутизны характеристики преобразования от идеальной прямой.
Дополнительно вводятся также: временные и температурные погрешности.