Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

ние, присутствующее на его выходе при подаче на вход нулевого кода.

-нелинейность – отклонение действительной характеристики преобразования от оговоренной линейной.

К динамическим характеристикам относят – максимальная частота преобразования ( fmax ) – наибольшая час-

тота преобразования, при которой заданные параметры соответствуют установленным нормам;

-время установления выходного сигнала – интервал времени от момента заданного изменения кода на входе ЦАП до момента установления выходного аналогового сигнала.

Выводы по теме

1.Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой.

2.Классификацию ИМС цифроаналоговых преобразователей можно провестипо рядуспецифическихпризнаков:

-по роду выходного сигнала: преобразователи с токовым выходомилисвыходом по напряжению;

-по типу цифрового интерфейса: с последовательным вводомилиспараллельным вводом;

-пo числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные;

-по быстродействию: низкого, среднего и высокого быстродействия;

-по разрядности.

3.Общая классификация ЦАП по способам преобразования входного кода и схемам формирования выходного сигнала может быть представлена:

-последовательные, которые различаются по способу построения (ШИМ, сигма-дельта, на переключаемых конденсаторах);

- параллельные, которые также различаются по способу построения (с суммированием напряжений, с суммированием зарядов, с суммированием токов); ЦАП, построенные по схеме с суммированием токов, под-

разделяются: на МОП – ключах, на источниках тока, на дифференциальных каскадах.

4.Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) — это устройства, предназначенные для преобразования аналоговых сигналов вцифровые.

5.В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как во времени разворачивается процесс преобразования аналоговой величины в цифровую. В основе преобразования выборочных значений сигнала в цифровые эквивалентылежатоперации квантованияи кодирования.

6. Операции квантования и кодирования могут осуществляться с помощью либо последовательной, либо параллельной, либо последовательно-параллельной процедур приближенияцифрового эквивалентакпреобразуемой величине. 7. Наилучшим быстродействием обладает АЦП параллельного преобразования, а наихудшим — АЦП последовательного преобразования.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1.Для чего необходимы ЦАП в цифровой технике?

2.Приведите классификацию ЦАП по по роду выходного сигнала.

3.Приведите классификацию ЦАП по типу цифрового интерфейса.

4.Приведите классификацию пo числуЦАП накристалле.

5.Приведите классификацию ЦАП по быстродействию.

6.Приведите классификацию последовательных ЦАП.

7.Приведите классификацию параллельных ЦАП.

8.Приведите классификацию ЦАП по применению элементной базы.

9.Приведите структурную схему простого ЦАП; объясните работу схемы.

10.Приведите схему ЦАП лестничного типа; объясните работу схемы.

11.Для чего предназначены АЦП?

12.Что положено в основуклассификации АЦП ?

13.Что лежит в основе преобразования выборочных значений сигналав цифровыеэквиваленты?

14.Какие процедуры приближения цифрового эквивалента к преобразуемой величине используются в АЦП?

15.Какой вид преобразования дает наилучшее быстродействие АЦП?

16.Приведите базовую структурную схему АЦП. Объясните принцип ее функционирования.

17.Приведите структурную схему АЦП с динамической компенсацией. Объясните принцип ее функционирования.

18.Приведите структурную схему интегрирующего АЦП. Объясните принцип ее функционирования.

19.Приведите структурную схему АЦП последовательного приближения

20.Какие операции предполагает в общем случае процесс работы АЦП?

21.Какие операции предполагает в общем случае процесс работы ЦАП?

22.Что такое «дискретизация сигнала по времени»?

23.Что такое «шаг квантования»?

24.Что такое «шум квантования»?

25.Приведите основные характеристики АЦП и ЦАП.

26.Что относится к статическим характеристикам АЦП и ЦАП?

27.Что относится к динамическим характеристикам АЦП и ЦАП?

Список литературы

часть 1 «Схемотехника аналоговых устройств»

Основная литература:

1.Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: учебное пособие. 4-е изд. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004 - 576с.

2.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и анало- го-цифровых электронных устройств. – М.: Издательский дом «Додэка - 21», 2005 – 528с.

3.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: учебное пособие для вузов. -2-е изд.. перераб. и доп. -М.: Высш. шк. 1991.- 622 стр.

4.Основы электроники, радиотехники и связи: учебное пособие для вузов /А.Д.Гуменюк, В.И. Журавлев, Ю.Ю. Мартюшев и др.; под ред. Г.Д.Петрухина – М.: Горячая линия – Телеком, 2008. – 480с.

5.Галочкин В.А Учебное пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине: «Электротехника, электроника и схемотехника»; модуль «Схемотехника» часть 1 «Схемотехника аналоговых устройств» ПГУТИ. Кафедра РРТ. Самара, 2013г.

Дополнительная литература:

6.Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. М., Радио и связь, 320 стр., 2003г., (учебник для ВУЗ-ов).

7.ОстапенкоГ.С. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов: - М: Радио и связь, 1989. -400 с илл.

часть 2 “ Схемотехника цифровых устройств”

Основная:

8. Галочкин В.А Учебное пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине: «Электротехника, электроника и схемотехника»; модуль «Схемотехника» часть 2 «Схемотехника цифровых устройств» ПГУТИ. Кафедра РРТ. Самара, 2013г.

Дополнительная литература:

9. Ю.Ф.Опадчий, О.П.Глудкин, А.И.Гуров. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник для Вузов.

М. Р и С 2003 г.

Глоссарий

по дисциплине

«Электротехника, электроника и схемотехника» модуль «Схемотехника»»,

часть 1 «Схемотехника аналоговых устройств»

Аналоговые электронные устройства (АЭУ) – это уст-

ройства усиления и обработки аналоговых электронных сигналов, выполненные на основе электронных приборов. Аналоговые сигналы - это сигналы, изменяющиеся по тому же закону, что и описываемые ими физические процессы. Аналоговые сигналы заданы (известны, могут быть измерены) во все моменты времени.

Усилитель электрических сигналов – устройство, кото-

рое за счет энергии источника питания формирует новое колебание, являющееся по форме копией заданного усиливаемого колебания, но превосходит его по напряжению, току или мощности.

Устройства на основе усилителей – это, в основном,

преобразователи электрических сигналов (устройства суммирования, вычитания, дифференцирования, интегрирования, логарифмирования, умножения и др.), преобразователи сопротивлений и генераторы различных типов.

Основные технические характеристики аналоговых электронных усилителей – входные и выходные сопро-

тивления, коэффициенты передачи (по напряжению, по току, по мощности), амплитудно-частотные, фазочастотные и переходные характеристики, коэффициент полезного действия, амплитудная характеристика и др.

Линейные искажения усилителей – это частотные и фа-

зовые искажения амплитудно - и фазочастотных характеристик; линейные искажения меняют форму сложного ко-

лебания, а форму гармонического (синусоидального) колебания не изменяют.

Биполярный транзистор – полупроводниковый элемент с двумя p-n переходами. Главный отличительный признак биполярного транзистора – обеспечение его работы за счет носителей зарядов - электронов и дырок - за счет их инжекции.

Формулы Эберса-Молла – математическая модель биполярного транзистора в статическом режиме.

Эффект Эрли – при увеличении обратного напряжения на коллекторном переходе он расширяется в сторону базы; ширина базы при этом уменьшается; ток коллектора слегка увеличивается.

Полевой (униполярный, канальный) транзистор – по-

лупроводниковый прибор, в основе работы которого используются подвижные носители зарядов только одного типа – либо электроны, либо дырки. Принцип действия

полевого транзистора с p-n переходом основан на изме-

нении сопротивления активного слоя (канала) путем расширения p-n перехода при подаче на него напряжения обратного смещения.

МДП-транзистор - транзистор со структурой «металл- диэлектрик-полупроводник».

МОП-транзистор – транзистор со структурой «металл- окисел-полупроводник».

В основе принципа работы МДП (МОП) транзисторов – влияние поля, изменяющего величину заряда электропроводимости на границе полупроводника с диэлектриком под действием приложенного напряжения.

Нестабилизированные схемы смещения транзистора:

-схема с фиксированным током базы;

-схема с фиксированным напряжением «база-эмиттев».

Стабилизированные схемы питания транзисторов:

-схема эмиттерной стабилизации;

-схема коллекторной стабилизации;

-комбинированная (эмиттерно-коллекторная) схема стабилизации;

-установка рабочей точки фиксацией точки эмиттера;

-схемы стабилизации за счет термокомпенсации;

-схемы с ГСТ (с генератором стабильного тока).

ГСТ – генератор стабильного тока – специальная схема из двух транзисторов, в которой ток второго транзистора «зеркально» отображает ток первого. Стабилизируя ток первого, получают стабилизацию тока второго транзистора, который и включают в требуемую схему.

ГСТ – «токовое зеркало» - при соотношении токов

I2 1

I1

ГТС – «отражатель» тока – при соотношении токов

I2 1

I1

Активная (динамическая) нагрузка – ГСТ, у которого сопротивление по переменному току Rдин - очень велико,

а статическое (по постоянному току) R ст - очень мало.

Глубина обратной связи для замкнутой цепи обратной связи:

F KE

K EF

где KE - сквозной коэффициент усиления без обратной связи; KEF - при наличии обратной связи.

Коэффициент петлевого усиления вдоль разомкнутой цепи обратной связи

K П B K Е ,

где B - коэффициент передачи цепи обратной связи.

Возвратное отношение для разомкнутой цепи обратной связи:

T K П

Формула Блэкмана для определения влияния обратной связи на входные и выходные сопротивления усилителя

Z F Z F КЗ ,

F ХХ

где Z F - величина сопротивления (входного, выходного)

при наличии обратной связи;

Z - величина сопротивления (входного, выходного) при отсутствии обратной связи;

F К З - глубина обратной связи при коротком замыкании цепи (входной, выходной);

F ХХ - глубина обратной связи при обрыве цепи (входной,

выходной).

Годограф – кривая, по которой проходит конец вектора возвратного отношения T при изменении частоты

0 .

Критерий Найквиста для устойчивого усилителя – го-

дограф вектора возвратного отношения T j не охваты-

вает точки с координатами 1,0 в области частот 0

.

Динамическая характеристика усилителя – связь между мгновенными значениями тока (∆Iк) и напряжения ( U K )

при наличии сопротивления нагрузки ( RН ). Различают:

входные, передаточные, сквозные динамические характеристики, а также динамические линии нагрузок.

Уравнение нагрузки для переменного тока –

U КЭ I К RН

Площадь усиления широкополосного усилителя –

П К0 fВ ,

где К0 - коэффициент усиления на средней частоте диапа-

зона усиливаемых частот; f В - верхняя граничная частота

(на которой коэффициент усиления снижается в 2 раз).

1.Операционный усилитель (ОУ) – это многокас-

кадный усилитель постоянного тока с дифференциальным входным каскадом, большим усилением и несимметричным выходом, предназначенный для работы с глубокой отрицательной обратной связью.

2.Операционный усилитель (ОУ) – это модульный многокаскадный усилитель с дифференциальным входом, по своим характеристикам приближающийся к идеальному усилителю со свойствами:

-бесконечно большой коэффициент усиления по напря-

жению (K U );

-бесконечно большое входное сопротивление (Rвх = ∞);

-нулевое выходное сопротивление (Z вых 0);

- бесконечно большая полоса пропускания частот (отсутствие задержки сигнала).

Коэффициент усиления дифференциального напряжения:

U

K Д Uвых , вхд

где U вхд Uвх1 Uвх2 - изменение (разность) входных напряжений (между двумя входами). Коэффициент усиления дифференциального напряжения идентичен коэффициенту усиления по напряжению ОУ без обратной связи.

Коэффициент усиления синфазного напряжения: