Бих фильтры первого и второго порядка
Простейший БИХ фильтр первого порядка имеет передаточную функцию
Разностное уравнение
Импульсная характеристика
Частный случай:
АЧХ:
ФЧХ:
РИСУНОК
АЧХ и ФИХ БИХ фильтра с
Такой фильтр можно использовать для выделения медленных сигналов, наблюдаемых на фоне широкополосных помех. В радиолокации такой фильтр называют рециркулятором и используют для последетекторного накопления отсчетов с экспоненциальным весом
.
.
.
Большинство современных ЦАП строятся по следующей структурной схеме:
Источник опорного тока
может быть как внутренним, так и внешним.
Он задает в токе масштабирующие источники
тока
,
которые всегда остаются включенными.
Электронные токовые коммутаторы
коммутируют в соответствии с входным
кодом либо на землю, либо на выходную
шину ЦАП
Такая схема позволяет обеспечит высокую
точность и быстродействие. Кроме того,
она остается нечувствительной к уровню
питающего напряжения,
,
которая может выбираться в широких
пределах (от 4,5 до 16 вольт). Время
преобразования складывается из времени
задержки цифрового сигнала в коммутаторах
тока
и времени установления выходного тока
и составляет не более 100 нс.
Схемотехника ЦАП с масштабирующими источниками тока может быть разнообразной. Виды ЦАП:
С одним или двумя питающими напряжениями
С вытекающим или втекающим выходным током
Внутренним или внешним источником напряжения
С выходом по току и по напряжению
Выход по напряжению осуществляется путем добавления в схему масштабирующего операционного усилителя, включенного по схеме преобразователя «ток-напряжение»
РИСУНОК
В настоящее время выпускаются микросхемы ЦАП с разрядностью от 8 до 22. ЦАП с повышенной разрядностью будут более медленными. Они обычно имеют цифровой последовательный порт
Очень часто микросхемы включают в себя несколько ЦАП, например микросхема HI3050 содержит в себе 3 десятиразрядных ЦАП с одним питанием +5 вольт и быстродействием 50 млн преобразований в секунду
Корректное применение конкретной микросхемы ЦАП невозможно без внимательного изучения технической документации, представляемой фирмой-изготовителем. Эта документация включает в себя:
Общую характеристику и области применения микросхем
Расположение и назначение выводов
Предельные режимы эксплуатации
Электрические параметры и характеристики
Структурную схему и описание ее работы
Временные диаграммы сигналов с указанием их электрических и временных характеристик
Схемы для тестирования параметров и характеристик устройства
Типовые схемы применения микросхемы
СХЕМА
Схема получает опорный ток от внешнего
источника, который управляет работой
восьми масштабирующих источников тока,
реализованных на транзисторах по схеме
токовых зеркал с использованием
резисторной матрицы
.
Токи от масштабирующих источников
коммутируются на 2 выходные шины: на
прямую шину
и дополнительную
с инверсией
,
где
- входной код
Дополнительный выходной ток связан с
прямым соотношением
Схема управления токовыми коммутаторами допускает управление как ТТЛ сигналами и КМОП
Уровень логического нуля не должен превышать +0,8 В, а единицы не должен быть меньше +2 В
От 0,8 до 2 – неустойчивое состояние
Опорный ток не должен превышать 5 мА
Максимальная величина сопротивления нагрузки должна быть такова:
,
иначе нарушается нормальная работа
масштабирующих источников тока
АЦП
Идеально настроенный АЦП должен выполнять функцию деления входного напряжения на 1 младший значащий разряд с последующим округлением результата этого деления до ближайшего целого числа N, которое и является выходным сигналом преобразователя
РИСУНОК
Максимальное значение выходного кода NMAX=2n-1, причем оно достигается, когда входное напряжение начинает превышать значение U0-1,5МЗР. При входном напряжении большем U0 наступает насыщение АЦП в том смысле, что выходной код N не соответствует более истинному значению входного сигнала
Существует достаточно много различных методов АЦП. В устройствах ЦОС наибольшее применение нашли быстродействующие АЦП со сравнительно небольшой разрядностью, работающие по принципу поразрядного уравновешения (время преобразования от нескольких микросекунд до нескольких десятков микросекунд) или по принципу параллельного преобразования (не более 1-2 микросекунд). Особенно широко используются экономичны АЦП (менее 100 мВт с питанием 3-5 Вт)
Как и в случае ЦАП, корректное применение конкретной микросхемы АЦП требует внимательного изучения технической документации. В качестве примера рассмотрим вкратце микросхему AD7822. Это быстродействующий восьмиразрядный АЦП параллельного преобразования
РИСУНОК
АЦП запускается отрицательным перепадом на входе con vst с инверсией. Время преобразования составляет 420 нс. После этого на выходе EOC с инверсией появляется логический ноль, сигнализирующий о конце преобразования. Для чтения результата логический ноль подается на вход CS с инверсией а затем на вход RD (чтение). По этой команде результат преобразований выдается на выходные ножки АЦП. Все остальное время выход АЦП находится в z-состояниях