2.Ацп последовательного приближения.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП, ADC — Analog to Digital Converter) — это устройства, предназна­ченные для преобразования аналоговых сигналов в циф­ровые.

Цифровой сигнал на выходе АЦП состоит из опреде­ленного количества бит, которые соответствуют величине входного аналогового сигнала.

Структурная схема АЦП.

В основе работы такого АЦП лежит принцип последо­вательного приближения ко входной величине U_вх путем ее сравнения с 1/2,1/4,1/8 ... 1/2" ее максимального воз­можного значения U_n (n — разрядность выходного кода АЦП). Обычно процесс начинается с установки всех раз­рядов РПП в ноль. Затем, начиная со старшего разряда, каждый разряд по очереди временно устанавливается в «1». Если выходное напряжение ЦАП не превышает вели­чины входного напряжения, то этот разряд остается в со­стоянии «1», в противном случае он возвращается в «0».

Билет №12.

1.Мультиплексоры.

Мультиплексором называют комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX (от англ. multiplexor),а также через MS (от англ. multiplexor selector). Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Кроме информационных входов в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие). Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и числом адресных входов m действует соотношение n=2^m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2^m,то мультиплексор называют неполным.

Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, т.е. могут блокировать действие всего устройства.

Рассмотрим функционирование двухвходного мультиплексора (2→1), который условно изображен в виде коммутатора, а состояние его входов Х1, Х2 и выхода Y приведено в таблице (рис. 3.41).

Рис. 3.41

Исходя из таблицы, можно записать следующее уравнение: Y=X1 ·A+X2 ·A.

На рис. 3.42 показаны реализация такого устройства и его условное графическое обозначение.

Рис. 3.42

Основой данной схемы являются две схемы совпадения на элементах И, которые при логическом уровне «1» на одном из своих входов повторяют на выходе то, что есть на другом входе.

2.Интегрирующий ацп.

Рассмотрим конкретный вариант АЦП с последователь­ным преобразованием входного сигнала (последовательно­го счета), который называют АЦП со следящей связью (рис. 3.180). В АЦП рассматриваемого типа используются ЦАП и реверсивный счетчик, сигнал с которого обеспечивает изменение напряжения на входе ЦАП. Настройка схемы такова, что обеспечивается примерное равенство напря­жений на входе U_вх на выходе ЦАП — U. Если входное напряжение U_вх больше напряжения на выходе ЦАП, то счетчик переводится в режим прямого счета и код на его выходе увеличивается, обеспечивая увеличение напряжения на выходе ЦАП. В момент равенства U_вх и U счет пре­кращается и с выхода реверсивного счетчика снимается код, соответствующий входному напряжению. Такой АЦП является интегрирующим, так как преобразует не мгно­венные значения входных напряжений, а их средние зна­чения за время преобразования.

Принцип работы АЦП двухтактного интегрирования. Входной сигнал заряжает конденсатор в течение фиксированного периода времени - T₁, который обычно составляет один период частоты питающей сети (50 или 60Гц) или кратен ему, поскольку колебания будут проходить в противофазе. При интегрировании входного сигнала в течение промежутка времени такой длительности высокочастотные помехи подавляются. Одновременно исключается влияние нестабильности напряжения сетевого источника питания на точность преобразования. Это происходит потому, что значение интеграла от синусоидального сигнала равно нулю, если интегрирование осуществляется во временном интервале, кратном периоду изменения синусоиды.

По окончании времени заряда АЦП разряжает конденсатор с фиксированной скоростью. За это время (Т₂) внутренний счетчик подсчитывает количество тактовых импульсов за время разряда конденсатора. Большее время разряда, таким образом, соответствует большему значению показаний счетчика и большему измеряемому напряжению.

АЦП двухтактного интегрирования имеют высокую точность и высокую разрешающую способность, а также имеют сравнительно простую структуру. Это дает возможность выполнять их в виде интегральных микросхем. Основной недостаток таких АЦП - большое время преобразования, обусловленное привязкой периода интегрирования к длительности периода питающей сети. Конечно, такие АЦП могут работать и с большей частотой дискретизации, но при увеличении последней помехозащищенность падает.