1) Метод прямого (параллельного) преобразования;

2) Метод последовательного приближения (поразрядного уравновешивания);

3) Метод интегрирования.

В АЦП с параллельным преобразованием входной сигнал прикладывается одновременно ко входам всех компараторов. В каждом компараторе он сравнивается с опорным сигналом, значение которого эквивалентно определенной кодовой комбинации. Опорный сигнал снимается с узлов резистивного делителя, питаемого от источника опорного напряжения. Число возможных кодовых комбинаций (а следовательно, число компараторов) равно 2m - 1, где т — число разрядов АЦП. АЦП прямого преобразования обладают самым высоким быстродей­ствием среди других типов АЦП, определяемым быстродействием компараторов и задержками в логическом дешифраторе.

АЦП с параллельным преобразованием

Недостатком их является необходимость в большом количестве компараторов. Так, для 8-разрядного АЦП требуется 255 компараторов. Это затрудняет реализацию многоразрядных (свыше 6-8 разрядов) АЦП в интегральном исполнении. Кроме того, точность преобразования ограничивается точностью и стабильностью каждого компаратора и резистивного делителя.

АЦП последовательного приближения имеет несколько меньшее быстродействие, но существенно большую разрядность (разрешающую способность). В нем используется только один компаратор, максимальное число срабатываний которого за один цикл измерения не превышает числа разрядов преобразователя. Суть такого метода преобразования заключается в последовательном сравнении входного преобразуемого напряжения Us с выходным напряжением образцового ЦАП, изменяющимся по закону последовательного приближения до момента наступления их равенства (с погрешностью дискретности). Входной сигнал Ux с помощью аналогового компаратора КН сравнивается с выходным сигналом образцового ЦАП, который управляется в свою очередь регистром последовательного приближения РгПП.

Наиболее простыми по структуре среди интегрирующих преобразователей являются АЦП с преобразованием напряжения в частоту, построенные на базе интегрирующего усилителя и аналогового компаратора. Погрешность их преобразования определяется нестабильностью порога срабатывания компаратора и постоянной времени интегратора. Более высокими метрологическими характеристиками обладают АЦП, реализованные по принципу двойного интегрирования (например, ИМС, 11-разрядного АЦП К572ПВ2), поскольку при этом практически удается исключить влияние на погрешность преобразования нестабильности порога срабатывания компаратора и постоянной времени интегратора.

С хема реализации АЦП двойного интегрирования на МК-51 показана на рисунке. Первоначально на вход интегратора подается положительное напряжение Еоп. При этом на выходе интегратора через некоторое время установится отрицательный уровень, а на выходе компаратора будет сформирован сигнал 0.

АЦП с двойным интегрированием

Процесс преобразования состоит из двух этапов. Сначала производится интегрирование входного аналогового сигнала в течение строго определенного времени Т1. Отсчет интервала Т1 производится от момента t₀ перехода напряжения на выходе интегратора через нуль. Входной преобразуемый сигнал (для данной схемы) должен быть отрицательного напряжения.

Затем в момент времени t₁ на вход интегратора подается опорное напряжение Еоп (противоположной полярности) и измеряется время интегрирования Т2, которое и будет пропорционально входному напряжении (Uвх).

Время Т1 (период первого интегрирования) выбирается так, чтобы при максимальном входном напряжении (U вх. макс = - Еоп) интегратор не вошел в насыщение.

24-разрядный АЦП в 8-выводном корпусе для аппаратуры сбора данных.

• Компания Linear Technology разработала 24-разрядный АЦП LTC2400, размер кристалла которого позволил разместить его в 8-выводном корпусе SOP. Прибор обеспечивает 24-разрядную дифференциальную нелинейность, с гарантией отсутствия сбойных кодов и 0,0002% интегральную нелинейность. Для обеспечения высокого уровня линейной режекции в АЦП встроен Sinc фильтр 4-го порядка. По существу, выход модулятора присоединён к “прореживающему” цифровому фильтру, удаляющему шумы квантования с выхода модулятора. Кроме “прореживания” выхода модулятора, цифровой фильтр обеспечивает подавление не менее чем на 120 дБ линейной частоты при расстройке ± 2%.

• Диапазон напряжений питания нового АЦП от 2,7 В до 5,5 В, диапазон напряжений опорного источника от 10 мВ до напряжения питания Vcc. При напряжении питания 3 В мощность потребления не превышает 750 мкВт в рабочем режиме и 45 мкВт в режиме power-down. В многих приложениях входной сигнал может превысить Vref или опуститься ниже уровня земли. Для решения этой проблемы в новом АЦП встроена схема обработки входного сигнала, обеспечивающая выдачу правильного 24-разрядного результата в диапазоне от –12,5% Vref до +112,5% Vref. АЦП LTC2400 поставляется в 8-выводном корпусе SOP. Имеется моделирующая плата, подключаемая к последовательному порту PC.

В опрос № 34

Цифро-аналоговыми преобразователями называют устройства, генерирующие выходную аналоговую величину, соответствующую цифровому коду, поступающему на вход преобразователя.

№	8	4	2	1	В ыход, Y
0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1/15
2	0	0	1	0	2/15
3	0	0	1	1	3/15
4	0	1	0	0	4/15
5	0	1	0	1	5/15
6	0	1	1	0	6/15
7	0	1	1	1	7/15
8	1	0	0	0	8/15
9	1	0	0	1	9/15
10	1	0	1	0	10/15
11	1	0	1	1	11/15
12	1	1	0	0	12/15
13	1	1	0	1	13/15
14	1	1	1	0	14/15
15	1	1	1	1	1

Применяются в основном два метода цифро-аналогового преобразования:

• суммирование единичных эталонных величин;

• суммирование эталонных величин, веса которых отличаются.

В первом при формировании выходной аналоговой величины используется только одна эталонная величина весом в один квант.

Во втором методе применяются эталонные величины с весами, зависящими от номера разряда, и в суммировании участвуют только те эталонные величины, для которых в соответствующем разряде входного кода имеется единица.

При этом используется двоичный позиционный код или двоично-десятичный. В случае двоичного позиционного кода значения всех разрядов поступают одновременно на все входы ЦАП. Работа таких ЦАП описывается выражением:

Y=P(a₁ * 2 ^-1 + a₂ * 2 ^-2 + ... + a_i * 2 ^–b),

где Y – выходная аналоговая величина,

P – опорный сигнал,

a_i – коэффициенты соответствующих двоичных разрядов, которые принимают дискретные значения единица или нуль,

^b – число разрядов.

Опорным сигналом может служить напряжение постоянного или переменного тока. В преобразователях из опорного сигнала формируются эталонные величины, соответствующие значениям разрядов входного кода, которые суммируются и образуют дискретные значения выходной аналоговой величины.

Дальнейшая классификация ЦАП может быть проведена по разным признакам:

а) способу формирования выходного сигнала (с суммированием напряжений, делением напряжения, суммированием токов);

б) роду выходного сигнала (с токовым выходом, выходом по напряжению);

в) полярности выходного сигнала (униполярные, биполярные);

г) характеру опорного сигнала (постоянный, переменный);

д) конструктивно-технологическому исполнению (модульные, гибридные, интегральные);

е) типу элементов для суммирования и деления (резистивные, емкостные, оптоэлектронные).

О сновные структуры, используемые в ЦАП интегрального исполнения, - это структуры с суммированием токов

Структура характеризуется малой рассеиваемой мощностью, независимостью токов разрядов друг от друга, большим диапазоном сопротивлений резисторов и большим значением напряжения смещения нуля на выходе.

ЦАП со взвешенными резисторами в цепях нагрузки

ЦАП со взвешенными резис-торами в цепях нагрузки. В этой структуре суммарное сопротивление рези-сторов меньше, но диапазон сопро-тивлений достаточно большой.

ЦАП с лестничной матрицей R ═ 2R в цепях эмиттеров транзисторов источников токов. В этой структуре суммарное сопротивление резисторов и диапазон сопротивлений намного меньше, чем в первых двух, однако при «подгонке» тока одного из разрядов изменяются токи соседних, что создает неудобства при настройке прибора;

ЦАП с лестничной матрицей в эмиттерах источников токов

ЦАП с выходной лестничной матрицей R ═ 2R. Эта структура характеризуется наименьшим значением суммарного сопротивления.

ЦАП с выходной лестничной матрицей

ЦАП с комбинированным взвешиванием. В таких структурах взвешивание в каждом разряде или их группе выполняется различными способами.

ЦАП с комбинированным взвешиванием

Вопрос №35.

СТАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЦАП

Совокупность значений выходной аналоговой величины Yi в зависимости от значений входного кода а, называют характеристикой, преобразования (ХП). Такая совокупность может быть приведена в виде графика, формулы или таблицы.

Номинальная ХП 4-разрядного двоичного ЦАП с

однополярным выходным сигналом

Интервал значений выходной аналоговой величины от начальной до конечной точки называют диапазоном выходной величины, а разность между максимальным и минимальным значениями этой величины — амплитудой ее изменения. Значение дискретного изменения выходной аналоговой величины при изменении значения входного кода на единицу называют ступенью квантования. В случае двоичного линейного ЦАП для номинальной характеристики все ступени равны. Номинальное значение ступени квантования, представляющее наименьшее изменение выходной аналоговой величины, является разрешающей способностью преобразования.

Разрешающая способность, как и ступень преобразования, выражается в единицах выходной аналоговой величины или в процентах от номинальной амплитуды изменения выходной аналоговой величины. Например, преобразователь на 12 цифровых входов, имеющий выходной сигнал в конечной точке ХП, равный 10 В, обладает разрешающей способностью 2,45 мВ, или 0,0245%.

Характеристики преобразования реальных ЦАП отличаются от идеальных формой, значением ступеней и расположением относительно осей координат. Степень совпадения реальной ХП с идеальной определяет точность, которая характеризуется рядом отклонений реальной ХП от идеальной и количественно выражается соответствующими параметрами:

• нелинейностью,

• дифференциальной нелинейностью,

• смещением начальной точки ХП,

• отклонением аналоговой величины от номинального значения в конечной точке ХП и т. д..

Такие возможные отклонения иллюстрируются на рисунке.

Характеристики преобразования ЦАП с отклонениями в начальной и конечной точках. Нелинейность, дифференциальная нелинейность и немонотонность ХП ЦАП

Считывание информации с выхода ЦАП должно производиться после окончания всех переходных процессов в нем.

Выходной сигнал ЦАП.

1 — тест импульс;

2 — форма номинального выходного импульса;

3 — форма действитель-ного выходного импульса

Основные динамические параметры ЦАП:

• Время установления выходного сигнала — время от момента изменения кода на входах ЦАП до момента, когда значение, выходной аналоговой величины отличается от установившегося на заданную величину

• Время задержки распространения (t2) — время от момента достижения входным уровнем половины амплитуды до момента достижения выходной аналоговой величиной половины установившегося значения. Наряду с этим параметром может использоваться

• время задержки — время от момента изменения кода до момента, когда выходная аналоговая величина достигает 0,1 установившегося значения.

• Время нарастания (t3) — время, за которое выходная аналоговая величина изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения.

• Скорость нарастания — отношение приращения аналоговой выходной величины ко времени, за которое произошло это приращение.

• Время переключения — время от момента изменения входного кода до момента достижения выходной аналоговой величины 0,9 установившегося значения.

Основные статические параметры параллельных АЦП:

• число разрядов, или разрядность АЦП — это округленный до целого числа двоичный логарифм номинального числа значений выходного кода b = log ₂ N, где N — число значений выходного кода;

• характеристика преобразования АЦП — зависимость между значениями входного аналогового напряжения и выходного кода;

• напряжение межкодового перехода — входное аналоговое напряжение, статистические вероятности преобразования которого в заданное и предшествующее заданному значению выходного кода равны. Для идеального АЦП напряжения межкодовых переходов соответствуют опорным напряжениям;

• шаг квантования ХП АЦП и разность входных напряжений АЦП, в котором значение кода на выходе сохраняется — разность значений напряжений заданного и следующего за ним межкодового переходов

Характеристика преобразования идеального AЦП (1) и прямая, проведенная через центры ступеней ХП (2)

Твердо установившегося определения прямой характеристики преобразования нет. Реальная ХП АЦП может значительно отличаться от идеальной.

• Нелинейность АЦП — отклонение действительного значения входного напряжения, соответствующего заданной точке ХП, от значения, определяемого по линеаризованной ХП в той же точке. Этот параметр характеризует отклонение центров ступенек действительной ХП от прямой линии, аппроксимирующей номинальную ХП.

• Дифференциальная нелинейность АЦП — отклонение действительных значений шагов квантования ХП от их среднего значения.

• Под монотонностью характеристики преобразования АЦП понимается наличие всех кодовых комбинаций на его выходе при подаче на его вход изменяющегося сигнала, при этом знак наклона монотонной ХП изменяться не должен. Монотонность связана с дифференциальной нелинейностью.

В общем случае в параллельном АЦП не имеется однозначной связи между нелинейностью и дифференциальной нелинейностью

Характеристика преобразования АЦП с дифференциальной нелинейностью:

1 - действительная XП;

2 - номинальная ХП.

Характеристика преобразования АЦП с большой нелинейностью, но малой дифференциальной нелинейностью:

1 - действительная XП;

2 - номинальная ХП.

Быстродействие АЦП характеризуется рядом динамических параметров. К основным динамическим параметрам быстродействующих АЦП относятся:

• время преобразования;

• частота преобразования;

• апертурное время;

• апертурная неопределенность (апертурная «дрожь»);

• монотонность характеристики преобразования при максимально допустимой скорости изменения входного сигнала;

• соотношение сигнал-шум.

• Время преобразования tc — время от момента начала изменения сигнала на входе АЦП (аналогового или цифрового) до появления на выходе соответствующего устойчивого кода.

• Время задержки запуска tз — минимальное время с момента подачи скачкообразного сигнала на аналоговый вход АЦП до момента подачи сигнала запуска АЦП, при котором выходной код отличается от номинального не более чем на значение статической погрешности. Время ts обусловливается переходными процессами во входных цеплх АЦП до триггера защелки компаратора (в стробируемых компараторах).

• Время цикла кодирования tк — время, в течение которого осуществляется непосредственное преобразование установившегося значения входного сигнала. Время tк определяется задержкой сигналов в составных блоках АЦП.

• Максимальная частота преобразования — частота дискретизации входного сигнала, при которой выбранный параметр АЦП не выходит за заданные пределы. Выбранным параметром может быть монотонность ХП как критерий функционирования или нелинейность.

• Апертурное время — время, в течение которого сохраняется неопределенность между значением выборки и временем, к которому оно относится. Оно зависит в основном от времени разрешения триггера-защелки компаратора, которое, в свою очередь, определяет минимальное время, в тефчение которого входной сигнал должен превышать некоторый пороговый уровень, необходимый для обеспечения срабатывания триггера-защелки.

• Апертурной неопределенностью (апертурной «дрожью»), — случайное изменение апертурного времени, наиболее часто определяемое в конкретной точке ХП. Апертурная неопределенность возникает из-за случайных изменений времени задержки, как в цепях синхронизации АЦП, так и во входных цепях компаратора и триггера-защелки.

Закон распределения апертурной неопределенности в конкретной точке ХП.

Зависимости допустимой апертурной неопределенности от максимальной частоты входного синусоидального сигнала для АЦП разной разрядности.

В опрос №36.

Каждое устройство в системе имеет свой уникальный адрес

Дешифратор адреса (ДА) МПИУС предназначен для формирования сигналов выбора модулей системы (ВМ), кристаллов (чипов) CS (Chip Selekt) или корпусов (ВК). Выходы ДА соединяются с соответствующими входами ИМС памяти, портов ввода-вывода или контроллеров и появление на любом из выходов дешифратора сигнала низкого (как правило) уровня вызывает инициализацию микросхемы, подключенной к этому выходу. В противном случае микросхемы находятся в высокоомном состоянии, обеспечивающем отключение их от шин адреса и данных.

Пример дешифратора на логических элементах

На практике чаще применяют готовые дешифраторы, имеющие по 10, 16 и 8 выходов и стробирующие входы, обеспечивающие их работу в системах с режимами прямого доступа к памяти. Условные обозначения отечественных элементов показаны на рисунке. Старшие разряды адресной шины подаются на адресные входы ИМС и входы доступа, аналогичные входам выбора микросхем памяти. На входы доступа могут подаваться сигналы системного контроллера, переводящие ДА в высокоомное состояние.

Пример дешифраторов на микросхемах

Групповой выбор адресов

В случае когда дешифратор адреса является общим для устройств памяти и ввода-вывода, все эти устройства размещены в одном адресном поле и обращение к внешним устройствам производится так же, как и к ячейкам памяти.

Иногда выходов типовой ИМС не хватает для выбора модулей системы, и в этом случае применяют каскадное соединение микросхем.

Каскадное соединение

Пример каскадного соединения

дешифраторов и подключения ППА

Вопрос №37

Последовательный интерфейс для передачи данных в одном направлении использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно. Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий и добиться улучшения связи на больших расстояниях. Ниже будут рассмотрены интерфейсы RS-232C (V.24+V.28, X.20bis+ X.21bis), токовая петля, RS-423A (V.10, X.2б), RS-422A (V.11, Х.27), RS-449 (V.36), RS-485, RS-530, V.35 и HSSI. Интерфейсы RS-xxx являются условно стандартными: аббревиатура RS (Recommended Standard) содержит «мягкое» слово «рекомендованый», эти рекомендации исходят от американской организации EIA. Родственные им спецификации «Х.хх» и «V.xx» являются рекомендациями международной организации МККТТ (CCITT, ныне ITU). Все эти стандарты и рекомендации относятся к первому (физическому) уровню модели OSI.

Интерфейс

Характеристики

Длина, не более

Скорость, не более

Механические

Функциональные

Электрические

Передатчики

ЕIА/TIА

Междуна­родные

ЕIАTIА

Междуна­родные

ЕIА/TIА

Междуна­родные

RS-232/V.24

15 м

64 Кбит/с

RS-232

ISO-2110

RS-232

V.24

RS-232

V.28

Асимметричные

RS-449/V.36

1,2км

20 Кбит/с

RS-449

ISO-4902

RS-449

V.36

RS-423

V.10/ X.26

Асимметричные

RS-449

1,2 км

10 Мбит/с

RS-449

1SO-4902

RS-449

V.36

RS-422

V.11/ X.27

Симметричные

V.35

ISO-5293

V.35

Симметричные — данные, синхронизация; асимметричные (V.28) -управление

Х.21

1,2 км

20 Кбит/с

ISO-4903

Х.21

V.10/ Х.26

Асимметричные

Х.21

1,2 км

10 Мбит/с

1SO-4903

Х.21

V.11/X.27

Симметричные

RS-530

1,2 км

20 Кбит/с

RS-232

RS-530

RS-423

Асимметричные

RS-530

1,2 км

10 Мбит/с

RS-232

RS-530

RS-422

Симметричные

RS-485

1,2 км

10 Мбит/с

RS-485

RS-422

Симметричные (тристабильныс выходы)

HSSI

15м

52 Мбит/с

ЕIА/ТIА-613

Е1А/Т1А-612

Симметричные, уровни ЭСЛ

- асинхронный, каждый символ (байт) передается отдельной посылкой. Посылка начинается со старт-бита, сигнализирующего приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит паритета (четности). Завершает посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками. Старт-бит следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, за что режим и назван асинхронным. Минимальная пересылаемая единица -символ. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. Внутренний генератор синхронизации приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала старт-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые биты.

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возможные ошибки передачи:

- если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может не сообщать;

- если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уровень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита;

- прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки на чётность;

- контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии.

Синхронный - предполагает постоянную активность канала связи. Посылка начинается с флага (синхробайта), за которым сразу же следует поток информационных бит. Если у передатчика нет данных для передачи, он заполняет паузу непрерывной посылкой символов синхронизации (флагов). Более эффективный при передаче больших массивов данных, более удобный для использования протоколами верхних уровней.

Режим может быть бит-ориентированным — длина посылки (кадра) в принципе может быть произвольной (если такую возможность поддерживают приемопередатчики). Для того чтобы определенные комбинации передаваемых данных не воспринимались как флаг, либо ограничивают набор передаваемых символов, либо применяют логическое кодирование.

В синхронном режиме необходима внешняя синхронизация приемника с передатчиком, поскольку даже малое отклонение частот приведет к искажению принимаемых данных. Внешняя синхронизация возможна либо с помощью отдельной линии для передачи сигнала синхронизации, либо с использованием самосинхронизирующего кодирования данных, при котором приемником из принятого сигнала могут быть выделены импульсы синхронизации.

Для телекоммуникационной аппаратуры глобальных сетей характерен синхронный режим. В персональных компьютерах его поддерживают только специальные адаптеры, для которых характерно использование физического интерфейса V.35.

• Микрсхема UART

• Основой любого последовательного порта является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter— универсальный асинхронный приемник/передатчик). С ее помощью осуществляется управление преобразованием данных из принятого от компьютера параллельного формата в последовательный и наоборот. В настоящее время фирмы-производители предлагают несколько видов микросхем UART. В первых компьютерах PC и XT применялась микросхема UART 8250, которая до сих пор устанавливается на многих дешевых платах последовательных портов. В компьютерах PC/AT (и в других компьютерах на базе процессора 286 и последующих) используется микросхема UART 16450. Единственное различие между этими двумя микросхемами связано с обеспечением высокоскоростного обмена данными: микросхема 16450 лучше приспособлена для этих целей.

• Микросхема UART 16550 была первой схемой последовательного порта, которая использовалась в компьютерах PS/2. Она могла работать так же, как и микросхемы 8250 и 16450, но содержала еще и 16-байтовый буфер, позволяющий передавать данные с более высокой скоростью. Буфер использовался по принципу FIFO (First In/First Out, т.е. первым пришел — первым ушел). К сожалению, эта схема имела существенные недостатки, связанные именно с работой буфера. Они были устранены в микросхеме UART 16550А. В настоящее время фирма National Semiconductor выпускает микросхему UART 16550D.

• В однокристальных микроЭВМ используется своя схемотехника, но принцип работы последовательного порта остаётся тот же. В большинстве случаев выводы UART используются в качестве альтернативной функции одного из параллельных портов ввода-вывода.

Вопрос №38

Очень много

Вопрос №39

Интерфейс VGA для дисплея

• ПК достаточно давно использует 15-контактный интерфейс Mini-D-Sub для подключения монитора (HD15). С помощью правильного переходника можно подключить такой монитор и к выходу DVI-I (DVI-integrated) графической карты. Интерфейс VGA передаёт сигналы красного, зелёного и синего цветов, а также информацию о горизонтальной (H-Sync) и вертикальной (V-Sync) синхронизациях.

• Интерфейс DVI (Digital Visual Interface) для цифрового графического дисплея.

• DVI является интерфейсом монитора, разработанным, главным образом, для цифровых сигналов. Чтобы не требовалось переводить цифровые сигналы графической карты в аналоговые, а затем выполнять обратное преобразование в дисплее.

• Широко распространённый интерфейс DVI-I позволяет одновременно использовать как цифровое, так и аналоговое подключение.

• Интерфейс DVI-D встречается весьма редко. Он позволяет только цифровое подключение (без возможности подсоединить аналоговый монитор).

• В комплект со многими графическими картами входит переходник с интерфейса DVI-I на VGA, который позволяет подключать старые мониторы с 15-контактной вилкой D-Sub-VGA.

HDMI (High Definition Multimedia Interface)

• Цифровой мультимедийный интерфейс для несжатых HDTV-сигналов с разрешением до 1920x1080 (или 1080i), со встроенным механизмом защиты авторских прав Digital Rights Management (DRM). Текущая технология использует вилки типа A с 19 контактами.

• Интерфейс HDMI использует ту же технологию сигналов TDMS, что и DVI-D. Это объясняет появление переходников HDMI-DVI. Кроме того, HDMI может обеспечить до 8 каналов звука с разрядностью 24 бита и частотой 192 кГц.

• Кабели HDMI не могут быть длиннее 15 метров.

Вопрос №40

Интерфейс USB

Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq.

Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками - создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Кроме этого, желательно питание маломощных устройств подавать с самой шины. Скорость шины должна быть достаточной для подавляющего большинства периферийных устройств. Попутно решается историческая проблема нехватки ресурсов на внутренних шинах IBM PC совместимого компьютера - контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств.

Технические характеристики

Возможности USB следуют из ее технических характеристик:

• Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Мбайт/с

• Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 м

• Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Мбайт/с

• USB 2.0 работает на скорости 480 Мбит/с (High Speed - 60 Мбайт/с)

• USB 3.0 маркетинговое имя SuperSpeed (до 5 Гбит/с)

• Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 30 м

• Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127

• Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена.

• Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI

• Напряжение питания для периферийных устройств - 5 В

• Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA

• К USB подключаются практически любые периферийные устройства. Особенно удобен этот интерфейс для подключения часто подключаемых/отключаемых приборов, таких как цифровые фотокамеры. Конструкция разъемов для USB рассчитана на многократное сочленение/расчленение.

• Возможность использования фиксированных скоростей обмена данными ограничивает применяемость шины, но существенно уменьшает количество линий интерфейса и упрощает аппаратную реализацию. Питание непосредственно от USB возможно только для устройств с малым потреблением, таких как клавиатуры, мыши, джойстики и т.п..

• Кабели и разъемы

• Номер контакта	Назначение	Цвет провода
  1	V BUS	Красный
  2	D-	Белый
  3	D+	Зеленый
  4	GND	Черный
  Оплетка	Экран	Оплетка

  Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю
  
  
  

GND - цепь "корпуса" для питания периферийных устройств,

VBus - +5V также для цепей питания.

Шина D+ предназначена для передачи данных по шине,

D- для приема данных.

К абель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши) может быть любым и неэкранированным.

Типовая схема подключения контроллера к MCS - 51

Вопрос №41