10.9. Контрольные вопросы

1. Схема изолирующего усилителя с трансформаторной связью и описание его работы.

2. Схема компаратора на ОУ.

3. Схема источника опорного напряжения на стабилитроне и компенсационного типа.

4. Схемы механических коммутаторов и коммутаторы с ключами на МОП транзисторах.

5. Функциональная схема аналогового мультиплексора 4х1 и его условное обозначение.

6. Схема оптореле на МОП-транзисторах.

7. Функциональная схема устройства выборки-хранения и временные диаграммы его работы.

8. Простейшая схема ЦАП с суммированием весовых токов.

9. Упрощённая схема генератора прямого цифрового синтеза синусоидального сигнала.

10. Схема параллельного АЦП.

11. Структурная схема АЦП последовательного счёта и временная диаграмма его работы.

12. Классификация АЦП.

13. Структурная схема системы сбора данных.

Тема 8. Схемотехника обслуживающих элементов Лекция 11

Кроме аналоговых и цифровых блоков устройства могут содержать и дискретные компоненты и сигналы, типа переключателей, клавиатуры, выходов компараторов, индикаторные лампы, реле и т.п. Для сопряжения с ними нет необходимости использовать АЦП и ЦАП, а достаточно более простых цепей, выполняющих обслуживающие функции.

11.1 Сопряжение цифровых микросхем, изготовленных по разным технологиям, и сопряжение с интерфейсами

Цифровые микросхемы, изготовленные по разным технологиям, отличаются кроме прочих параметров по уровням питающих и сигнальных напряжений, по токам потребления и выдачи, по быстродействию и крутизне фронтов. Эти же различия обуславливают ненадёжную работу устройств, собранных на микросхемах разных технологий , из-за различий в уровнях рабочих параметров и уровнях чувствительности по помехам. Поэтому желательно изготавливать устройства на микросхемах, изготовленных только по одной технологии. Если же это не удаётся, то необходимо предпринять дополнительные меры по повышению помехоустойчивости работы устройства: увеличению сечения шин питания и земли, дополнительные фильтры на шинах питания, гальваническая развязка субблоков и т.п.

При передаче сигналов от ТТЛ ( ТТЛШ) логики на КМОП с напряжением питания у обоих типов микросхем +5 В обычно достаточно подключить подтягивающие резисторы между выходами ТТЛ логики и шиной питания ( рис.11.1а). При различных напряжениях питания необходимо использовать выходы ТТЛ логики с открытым коллектором, которые через резистор подключены к шине питания КМОП микросхем (рис.11.1б). Если при этом получающиеся фронты сигналов имеют слишком большую длительность, то сигналы в КМОП часть схемы должны приниматься триггерами Шмидта, а затем только поступать в остальную часть схемы.

Рис.11.1 Сопряжение ТТЛ и КМОП логики: а) одинаковое напряжение питания, б) разное напряжение питания

При передаче сигналов от КМОП логики на ТТЛ в зависимости от нагрузочной способности КМОП выхода и входного тока ТТЛ входов возможно использование в самом простом случае резистивного делителя напряжения или ключа, подключённого через резистор к шине питания ТТЛ. Более общим подходом является использование преобразователей уровня (рис.11.2) как для перехода от ТТЛ логики к КМОП, так и в обратном направлении.

Рис.11.2. Использование преобразователей уровня

В качестве примера можно привести широко распространённые преобразователи уровней СD40109 и HS3374RH ( производства фирм TEXAS INSTRUMENTS и INTERSIL).

К этому же классу обслуживающих микросхем относятся преобразователи уровня для работы с различными интерфейсами. Так, например, для работы последовательного интерфейса RS232 уровень логической 1 должен быть порядка +5…+15 В, а уровень логического 0 –

-5…-15 В. Для двухстороннего согласования уровней ТТЛ и RS232 выпускается большое количество специализированных микросхем, наиболее популярной из которых является MAX232 производства фирмы MAXIM, которая кроме самих преобразователей уровней содержит и преобразователь питания +5 В в ±10 В.