Генераторы линейного изменяющегося напряжения (глин)

Линейно изменяющимся напряжением (пилообразным импульсом) называют напряжение, показанное на рисунке: 

Импульс составляется двумя фронтами. Передний фронт (рабочий или прямой ход) является линейно изменяющимся длительностью tпр. Задний фронт (обратный ход) изменяется по экспоненциальному закону в течении времени t_обр. Импульс характеризуется начальным уровнем Uо и амплитудой Um.  Пилообразные импульсы используются для разведки электронного луча в осциллографах, телевизорах и т.д.  Принцип построение ГЛИН основан на зарядке ёмкости постоянным током.  Линейно изменяющееся напряжение можно получить с помощью интегратора: 

На вход подано постоянное напряжение Uвх = const. Ток через конденсатор С равен I=U_вх/R=const. На конденсаторе С формируется линейно изменяющее напряжение U_вых=-U_вхg/RC. Обратный ход формируется в процессе быстрой разрядки конденсатора после замыкания ключа Кл. 

Аналого-цифровые (ацп) и цифроаналоговые (цап) преобразователи

Преобразование аналогового сигнала в цифровой и обратное преобразование применяется в измерительной технике (осциллографы, вольт метры, генераторы и т.д), В бытовой аппаратуре (телевизор, музыкальные центры, автомобильная электроника и т.д), в компьютерной технике (ввод и вывод звука, видеомониторы, принтеры и т.д), в медицинской технике, в телефонии и т.д.  При этом применение АЦП и ЦАП постоянно расширяется по мере перехода от аналоговых устройств к цифровым. 

Аналого-цифровые преобразователи (ацп или adc)

АЦП преобразует аналоговые сигналы в цифровые, поступающие на цифровые устройства для дальнейшей обработки обработки или хранения.  В общем случае микросхему АЦП можно в виде блока, имеющего один аналоговый вход, один или два входа для подачи опорного (образцового) напряжения, а также цифровые выходы для выдачи кода, соответствующего текущему значению аналогового сигнала. 

Часто микросхема АЦП имеет так же входы для подачи тактового сигнала CLK, сигнала разрешения работы CS и выход для выдачи сигнала RDY, указывающего на готовность выходного цифрового кода. На микросхему подаётся одно или два питающих напряжения. Опорное напряжение АЦП задаёт диапазон входного напряжения, в котором производится преобразование. Оно может быть постоянным или же допускать изменение в некоторых пределах. Иногда предусматривается подача на АЦП двух опорных напряжений с разными знаками, тогда АЦП способен работать как с положительными, так и с отрицательными входными напряжениями. Выходной цифровой код N (n — разрядный) однозначно соответствует уровню входного напряжения. Код может принимать 2ⁿ значений, то есть АЦП может различать уровней входного напряжения. Количество разрядов выходного кода n представляет собой важнейшую характеристику АЦП. В момент готовности выходного кода выдаётся сигнал окончания преобразования RDY, по которому внешнее устройство может читать код N.  Управляется работа АЦП тактовым сигналом CLK, который задаёт частоту преобразования, то есть частоту выдачи выходных кодов. Предельная тактовая частота — второй важнейший параметр АЦП. В некоторых микросхемах имеется встроенный генератор тактовых сигналов, поэтому к их выводам подключается кварцевый генератор или конденсатор, задающий частоту преобразования. Сигнал CS разрешает работу микросхемы.  Выпускается множество самых разнообразных микросхем АЦП, различающихся скоростью работы (частота преобразования от сотен килогерц до сотен мегагерц), разрядностью (от 6 до 24), допустим диапазонами входного сигнала, величинами погрешностей, уровнями питающих напряжений, методами выдачи выходного кода (параллельный или последовательный), другими параметрами. Обычно микросхемы с большой количеством разрядов имеют невысокое быстродействие, а наиболее быстродействующие микросхемы имеют небольшое число разрядов. В качестве базового элемента любого АЦП используется компаратор напряжения, который сравнивает два входных аналоговых напряжения и в зависимости от результата сравнения выдаёт выходной цифровой сигнал (0 или 1). Существует два основных принципа построения АЦП: параллельный и последовательный.  Принцип преобразования параллельного типа заключается в одновремённом сравнении входного напряжения с n опорными напряжениями и определением, между какими двумя опорными напряжениями оно лежит.  Схема 3-х разрядного параллельного так же представлено на рисунке: 

Схема такого АЦП содержит резистивный делитель из резисторов, который делит опорное напряжение Uоп на (2ⁿ-1) уровней. Входное напряжение U_вх сравнивается с помощью (2ⁿ-1) компараторов с уровнями ( ). Выходные сигналы компараторов (X1,X2....X7) с помощью кодирующего преобразователя преобразуется в n — разрядный (n = 3) двоичный код Z0 Z1 Z2.  Процесс преобразования происходит очень быстро, поэтому частота преобразования может достигать сотен МГц. Правда, они требуют применения большого количества компараторов, что вызывает технологические трудности при большом количестве разрядов (при n = 12 требуется 4095 компараторов).  Поэтому АЦП параллельного типа выпускают с числом разрядов n = 4...8  При необходимости иметь больше 8 разрядов применяют АЦП последовательного преобразования, недостатком которых являются малое быстродействие, что приводит к апертурной погрешности АЦП. Апертурная погрешность связана со скоростью изменения измеряемого сигнала (U_вх/dt). За время преобразования (tпр) в цифровой сигнал Uвх изменяется и возникает неопределённость, какое мгновенное значение U_вх(t) преобразовано в код. Для уменьшения апертурной погрешности перед АЦП последовательного преобразования устанавливается схема выборки и хранения.