- •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
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет
имени М. Т. Калашникова»
Факультет «Информатика и вычислительная техника»
Кафедра «Вычислительная техника»
Схемотехника аналого – цифровых устройств
для студентов специальности 090303.65 «Информационная безопасность
автоматизированных систем»
Конспект лекций
Составитель: к.т.н., доцент
Сяктерев В. Н.
Ижевск, 2013 г.
Лекция 1. Введение. Структура устройств ввода-вывода информации в эвм
План лекции
1. Введение.
2. Принципы построения систем обработки данных с использованием ЭВМ.
3. Состав устройств ввода информации в ЭВМ.
4. Состав устройств вывода.
Введение
Основные технико-экономические характеристики ЭВМ зависят в основном от совершенства ее элементной базы. Элементная база во многом определяет функциональные возможности и производительность вычислительных машин.
В настоящее время в схемотехническом проектировании вычислительных устройств применяются цифровые интегральные схемы (ЦИС) малой, средней и большой степени интеграции. Это, как правило, элементы ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ, КМДП-схемы. Также промышленностью хорошо освоены и выпускаются много типов микропроцессоров, благодаря которым обеспечиваются преимущества цифровых методов обработки информации.
Однако, в последние годы важное значение приобретают проблемы связи ЭВМ с аналоговыми объектами. Здесь, в частности, возникают вопросы преобразования, нормализации сигналов, методы и средства передачи аналоговых сигналов по линиям связи при наличии помех и т. д. В этом случае применение микропроцессоров и микро-ЭВМ для сбора данных и управления процессами вызывает ряд проблем аналого-цифрового преобразования сигналов. Поэтому и оказывается, что на эффективность применения современных ЭВМ оказывают значительное влияние не только совершенность ее собственной элементной базы, но и элементная база и схемотехнические решения устройств сопряжения с объектом.
В настоящее время для обработки аналоговых сигналов разработана большая номенклатура микросхем, среди которых можно отметить: генераторы, ОУ, АЦП, ЦАП, компаратор, фильтры и т. д., что и является предметом нашего изучения.
Но современная аналоговая и аналого-цифровая элементная база представляет интерес не только для создания устройств сопряжения, но и как самостоятельная элементная база при разработке аналоговых и гибридных вычислительных устройств.
Принципы построения систем обработки данных с использованием эвм
Системы обработки данных, строящиеся на основе современных вычислительных машин, должны реализовываться таким образом, чтобы максимально исключить участие человека-оператора в обработке информации. Достигается это введением в подобные системы датчиков первичной информации, преобразующих неэлектрические величины в пропорциональные электрические и организацией обратных связей.
Поэтому подобные устройства являются сложными техническими системами, обобщенную структуру которых можно представить в виде схемы, представленной на рис.1.
Рис. 1. Система обработки данных:
–параметры объекта, численное значение которых образуют объем первичной информации об объекте
Первичная информация вводится в ЭВМ с помощью блока ввода первичной информации.
В замкнутой самообучающейся системе организуются обратные связи в виде сигналов обратной связи .
Сама система характеризуется внутренними параметрами r1, … rk под которыми в общем случае можно понимать какие-то тестовые сигналы и состояния.
Пользуясь таким представлением обобщенной системы обработки данных в зависимости от преследуемых целей можно сформировать различные математические алгоритмы работы системы.
(1) |
Представленную систему можно рассматривать как манипуляции управления объектом, а функции Fi как конкретные алгоритмы управления.
Если во главе построения системы преследуются цели измерения и контроля, то обобщенный математический алгоритм может быть записан в следующем виде:
. |
(2) |
Таких алгоритмов можно написать столько, сколько необходимо, но при этом конкретная реализация автоматизированной системы будет определяться технико-экономическими показателями, такими, как точность, быстродействие, стоимость. При этом определенную роль в конкретной реализации системы будет играть принятый способ аналоговых сигналов.