Державний заклад Київський коледж зв’язку Курсова робота

з дисципліни «Комп’ютерна електроніка»

на тему

Розрахунки та проектування аналогово-цифрових та цифро-аналогових перетворювачів

Перевірив Сторохін Д.І. Виконав студент групи

Оксм-32Б

Лактисов Владислав

Оцінка за роботу:

Оцінка за захист:

Загальна оцінка:

Зауваження:

Київ 2014

1. Зміст

1. Вступ……………………………………………………………………………3

2. Структурні схеми АЦП І ЦАП…………………………………..……………4

   1. Область використання АЦП і ЦАП………………………………………4

   2. Класифікація та принцип роботи АЦП………………………..…………8

   3. Класифікація та принцип роботи ЦАП…………………………………10

   4. Параметри АЦП і ЦАП…………………………………………..………13

3. Розрахунки параметрів АЦП І ЦАП………………………….………..……14

   1. Вихідні дані для розрахунків……………………………………………14

   2. Обчислення числа рівнів квантування, довжину двійкового коду і тривалість двійкового символу……………………………………….…14

   3. Обчислення відношення сигнал/шум квантування для розрахованих параметрів АЦП……………………………………………………….…18

   4. Обчислення допустимої ймовірності помилки символу в каналі зв'язку (на вході ЦАП)..……………………………………………………..……16

   5. Обчислення допустимої ймовірністі помилки символу в каналі зв'язку (на вході ЦАП)…………………………………………………...……….17

4. Побудова схем АЦП І ЦАП…………………………………………….……19

   1. Постановка задачі……………………………………………………...…19

   2. Побудова схеми ЦАП……………………………………………….……19

   3. Побудова схеми АЦП………………………………………………….…21

5. Висновки………………………………………………………………...……24

6. Список використаних джерел…………………………………………….…25

ВСТУП

В наш час людина широко використовує різноманітні електронні прилади та пристрої як у побуті, так і на роботі. Без цих приладів вона не зможе обійтись, оскільки вони допомагають вирішувати багато певних задач, з якими людині доводиться зіштовхуватись. Велика частина цих пристроїв існує завдяки програмованим АЦП І ЦАП, які використовуються при створенні цифрових інтегральних мікросхем. АЦП і ЦАП дуже широко застосовують в аудіо пристроях, пристроях комунікацій тощо. Поданий курсовий проект спрямовано на розрахунок аналогових та цифро-аналогових перетворювачів і їх проектування. Даний курсовий проект є актуальним на сьогоднішній день, оскільки АЦП і ЦАП знаходять широке використання у різних галузях сучасної науки й техніки. Вони є невід'ємною складовою частиною цифрових вимірювальних приладів, систем перетворення і відображення інформації, програмованих джерел харчування, індикаторів на електронно-променевих трубках, радіолокаційних систем, установок контролю елементів і мікросхем, і навіть важливими компонентами різних автоматичних систем контролю та управління, пристрої ввведення—виведення інформації ЕОМ.

2. Структурні схеми ацп і цап

2.1 Область використання ацп і цап

Аналого-цифрове перетворення використовується скрізь, де потрібно обробляти, зберігати або передавати сигнал в цифровій формі. Швидкі відео АЦП використовуються, наприклад, в ТБ тюнерах. Повільні вбудовані 8, 10, 12, або 16 бітові АЦП часто входять до складу мікроконтролерів. Дуже швидкі АЦП необхідні у цифрових осцилографах.

ЦАП використовується завжди, коли необхідно перетворити сигнал з цифрового формату в аналоговий. ЦАП використовується в системах керування технологічними процесами, програвачах CD/DVD, звукових картах ПК.

Аналогово-цифровий перетворювач мікроконтроллерів AVR на основі АЦП послідовного наближення

Відмітні особливості:

10-розрядний дозвіл

Інтегральна нелінійність 0.5 мл розр.

Абсолютна погрішність ±2 мл розр.

Час перетворення 65 - 260 мкс.

Частота перетворення до 15 тис. преобр. у сек. при максимальному дозволі 8 мультиплексированних одинополярних входів

7 диференціальних вхідних каналів

2 диференціальних вхідних каналу з опциональным посиленням на 10 і 200

Представлення результату з лівобічним або правостороннім вирівнюванням в 16- розр. Слові

Діапазон вхідної напруги АЦП 0.VCC

Вибірковий внутрішній ІОН на 2.56 В

Режими одиночного перетворення і автоматичного перезапуску

Переривання після закінчення перетворення АЦП

Механізм придушення шумів в режимі сну

AVR містить 10-розр. АЦП послідовного наближення. АЦП пов'язаний з 8- канальним аналоговим мультиплексором, 8 одинполярних входів якого пов'язано з лініями порту F. Загальний вхідних сигналів повинен мати потенціал 0В (тобто пов'язаний з GND). АЦП також підтримує введення 16 диференціальної напруги. Два диференціальні входи (ADC1 ADC0 і ADC3, ADC2) містять каскад із ступінчастим програмованим посиленням: 0 дБ (1x), 20 дБ (10x), або 46 дБ (200x). Сім диференціальних аналогових каналів використовують загальний інвертуючий вхід (ADC1), а всі останні входи АЦП виконують функцію тих, що не інвертують входів. Якщо вибрано посилення 1x або 10x, то можна чекати 8-розр. дозвіл, а якщо 200x, то 7-розрядне.

АЦП містить УВХ (пристрій вибірки-зберігання), яке підтримує на постійному рівні напруга на вході АЦП під час перетворення. Функціональна схема АЦП показана на малюнку 2.1

АЦП має окреме виведення живлення AVCC (аналогове живлення). AVCC не повинен відрізнятисябільш ніж на ± 0.3В від VCC.

Як внутрішня опорна напруга може виступати напруга від внутрішнього Іона на 2.56В або напрузі AVCC. Якщо потрібне використання зовнішнього ІОН, то він має бути підключений до виведення AREF з підключенням до цього виведення блокувального конденсатора для поліпшення шумових характеристик.

Рисунок 2.1 – АЦП мікроконтроллерів AVR

Генератор синусоїди Arduino на основі ЦАП R-2R

Рисунок 2.2 – Схема генератора синусоїди

Висновок: в данному розділі було розглянуто принципи роботи аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів, їх основні типи, параметри та область призначення окремих типів АЦП і ЦАП.