- •М.И. Герасимов
- •Оглавление
- •Раздел 1. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах 7
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов 50
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления 69
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления 126
- •Раздел V. Реализация модулей памяти 193
- •Введение
- •Раздел 1. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах Лекция 1. Постановка задачи курса
- •Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе
- •Место дисциплины в структуре ооп впо
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Разделы дисциплины
- •Содержание разделов дисциплины
- •Раздел I. Преобразование параметров сигналов в функциональных узлах – 8 час.
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов – 4 часа.
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления – 8 часов.
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления – 10 часов.
- •Раздел V. Реализация модулей памяти – 6 часов.
- •Рекомендуемая литература
- •Учебники (рис. 2)
- •Справочники
- •Программное обеспечение и интернет-ресурсы
- •Методические рекомендации для студентов по изучению учебной дисциплины для очной формы и нормативного срока обучения
- •Указания по работе с основной и дополнительной литературой, рекомендованной программой дисциплины
- •1.5. Советы по подготовке к текущей аттестации и зачету
- •Лекция 2. Преобразователи статических параметров сигнала
- •Лекция 3. Преобразователи динамических параметров сигнала
- •Лекция 4. Релаксационные микросхемы и узлы на их основе
- •4.1. Одновибраторы
- •4.2. Мультивибраторы
- •Раздел II. Основы теории анализа и синтеза конечных автоматов Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 5. Анализ функциональных узлов цифровых устройств комбинационного типа
- •Лекция 6. Способы синтеза функциональных узлов цифровых устройств комбинационного типа
- •Раздел III. Схемотехника интерфейсов систем управления Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 7. Методы подключения устройств сопряжения
- •7.1. Хабовая архитектура
- •7.2. Шинная архитектура
- •Правила обмена по шине
- •Особенности архитектуры шин
- •Лекция 8. Описание шины isa
- •8.1. Начальные сведения
- •8.2. Сигналы, протокол, циклы шины isa
- •8.3. Общие сведения о разновидностях структуры
- •Лекции 9-10. Структурные решения управляющих систем с протоколом isa
- •9.1. Узел сопряжения с магистралями шины
- •9.2. Селектор адреса
- •9.3. Выработка адресованных команд
- •9.4. Формирователи сигналов оповещения и управления темпом обмена Реализация 16-разрядного обмена данными
- •Асинхронный обмен по isa
- •9.5. Регистр состояния
- •9.6. Регистры данных
- •9.7. Сторожевой таймер
- •9.8. Схема управления прерываниями
- •Раздел IV. Реализация узлов ввода-вывода данных в системах управления Методические рекомендации для студентов
- •Лекция 11. Основные и факультативные функции узлов ввода-вывода
- •Лекция 12. Блоки ввода-вывода дискретных сигналов
- •12.1. Блоки ввода двухпозиционных сигналов. Технические требования и возможности
- •12.2. Блоки вывода двухпозиционных сигналов. Технические требования и возможности
- •12.3. Блоки вывода кодированных и числоимпульсных сигналов
- •12.4. Блоки ввода кодированных сигналов
- •12.5. Блоки ввода числоимпульсных сигналов
- •Лекция 13. Блоки ввода-вывода аналоговых сигналов
- •13.1. Технические требования и возможности
- •13.2. Вывод импульсных сигналов скважности и фазы
- •13.3. Вывод аналоговой информации в виде напряжений
- •13.4. Цифро-аналоговые преобразователи напряжения
- •Цапн с параллельной резисторной матрицей
- •Цап на структурах r-2r
- •Двуполярная схема цапн
- •Параметры цап
- •С татические параметры
- •Динамические параметры
- •Шумы, помехи и дрейфы
- •Характеристики массовых цап
- •13.5. Ввод в су фазовых сигналов
- •13.6. Ввод амплитудных сигналов
- •13.7. Аналого-цифровые преобразователи
- •Основные характеристики ацп
- •Типовые значения характеристик ацп
- •Лекция 14. Схемотехника различных ацп
- •14.1. Параллельные ацп
- •14.2. Последовательные ацп
- •Ацп с линейно изменяющимся эталонным напряжением
- •Ацп с поразрядным взвешиванием
- •Ацп с двойным интегрированием
- •Лекция 15. Сигма-дельта ацп и цап
- •Передискретизация
- •Цифровая фильтрация и децимация
- •Способы реализации цифровых фильтров
- •Дельта-сигма цап
- •Особенности применения
- •Раздел V. Реализация модулей памяти
- •Лекция 16. Схемотехника логических устройств с программируемыми функциями
- •Лекция 17. Узлы постоянной памяти
- •17.1. Постоянные запоминающие устройства
- •17.2. Флэш-память
- •Лекция 18. Узлы оперативной памяти
- •Вопросы для зачета
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Цапн с параллельной резисторной матрицей
Н а рис. 75 приведена схема ЦАПН с параллельной резисторной матрицей. S0…S(N-1) – электронные ключи, управляемые соответствующими разрядами входного кода (см. Рг на рис. 73). Эта схема действует по принципу суммирования токов, задаваемых R0…RN-1; для обеспечения заданной погрешности требуется высокая абсолютная точность значений сопротивлений резисторов (0,02%). Такая схема часто используется при управлении шестнадцатеричными или восьмеричными кодами (из-за удобства выбора значений резисторов). Сопротивление Rб выбирается равным сопротивлению младшего весового резистора.
Цап на структурах r-2r
На рис. 76 представлена схема ЦАПН с ЦАПТ на последовательно соединенных звеньях R-2R. С помощью коммутирующих элементов S0…S(N-1) выходы звеньев подключаются к двум общим линиям 1 и 2. На линии 2 нулевой потенциал, на линии 1 тоже (таково свойство схемы ОУ, охваченного ООС), поэтому эквивалентное сопротивление справа от каждого узла матрицы будет равняться 2R. В результате в каждом узле матрицы в текающий ток будет делиться пополам, т.е. образуется N-разрядный двоичный преобразователь тока. Значение старшего разряда преобразователя , младшего . Переключатели S0–S(N-1), управляемые от регистра, при значении разряда, равном 0, подключают отвод звена к линии 2, а при значении 1 – к линии 1. Токи разрядов состояний 1 суммируются усилителем, выходное напряжение которого равно произведению суммы токов на величину ROC со знаком минус (см. выше). Для переключения полярности выходного напряжения в такой схеме необходимо изменение полярности Uоп.
Достоинством ЦАПН типа R-2R является необязательность высокой абсолютной точности значений R и 2R, достаточно их одинаковости. Значения токов будут иметь погрешность, относительная величина которой по всем разрядам будет одинаковой и может быть компенсирована ROC 5.
Структура R-2R легко реализуется в интегральном исполнении, причем обычно в микросхеме располагается и резистор обратной связи, что в определенной степени снижает погрешность ЦАП. Исследование ЦАП данного типа проводится в /25/.
Лучшие переключатели S имеют остаточное сопротивление в десятки ом, поэтому в старших разрядах микросхемы устанавливают по нескольку ключей параллельно.
Двуполярная схема цапн
Ч
тобы
реализовать задание
«формирование напряжения от минус 10 В
до плюс 10 В постоянного тока»,
Если в регистре ЦАПН записаны нули, то на линию 2 преобразователя тока (см. рис. 72) подключены все токовые разряды и на выходе первого ОУ получается максимальное отрицательное напряжение, а на выходе второго – максимальное положительное, равное (Uоп – 1 МР), где 1 МР – вес единицы младшего разряда. При увеличении кода токи перераспределяются между линиями 1 и 2, и выходное напряжение ЦАПН образуется как результат суммирования положительных токов по линии 1 и отрицательных, создаваемых первым ОУ. В результате положительное напряжение уменьшается и при единицах во всех разрядах, кроме старшего становится равным цене младшего разряда. При установке старшего разряда напряжение меняет полярность и далее возрастает до максимального отрицательного значения – (Uоп – 1 МР), как показано в табл. 10.
Недостаток данного ЦАПН – отсутствие нуля (скачок от 1 МР до –1 МР) – можно компенсировать включением внешнего дополнительного резистора RK. Величина RK выбирается из соотношения: .
Таблица 10
Значения разрядов N............1 |
Напряжение |
00..........01 |
Uоп – 1 МР |
............ |
............ |
01..........11 |
1 МР |
10..........11 |
- 1 МР |
............ |
............ |
11..........11 |
- (Uоп – 1 МР) |