Перевага матриці типу r – 2r у простоті її виготовлення, бо для неї досить тільки два номінали резисторів r і 2r.

Рисунок 31.4. – Матриця R-2R

31. У чому полягає принцип АЦ перетворення? З яких процесів він складається?

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) есть первым согласующим звеном между аналоговым и цифровым участками тракта передачи, которое преобразовывает аналоговый сигнал с выхода микрофона в цифровую форму. ЦАП в приемном тракте выполняет обратную функцию.

Работа АЦП состоит из двух этапов:

- дискретизация входного беспрерывного сигнала во времени (обычно с постоянным шагом);

- квантование величины сигнала по уровням.

В результате работы АЦП на выходе имеются двоичные числа, которые отвечают уровням сигнала в моменты дискретизации.

31. Які параметри характерні для АЦП?

 Статические параметры:

1. Разрешающая способность

2. Погрешность полной шкалы

3.  Погрешность смещения нуля

4. Погрешности линейности 

5.   Нелинейность

6.  Дифференциальная нелинейность

7. Монотонность характеристики преобразования

8. Температурная нестабильность

  Динамические параметры:

1. Максимальная частота дискретизации

2.   Время преобразования 

3.  Время выборки (стробирования)

Шумы АЦП

31. Що таке АЦП послідовного наближення? Які переваги та недоліки мають такі АЦП?

АЦП послідовного наближення або АЦП з порозрядним врівноваженням містить компаратор, допоміжний ЦАП і регістр послідовного наближення. АЦП перетворить аналоговий сигнал в цифровий за N кроків, де N — розрядність АЦП. На кожному кроці визначається по одному біту шуканого цифрового значення, починаючи від СЗР і закінчуючи МЗР. Послідовність дій за визначенням чергового біта полягає в наступному. На допоміжному ЦАП виставляється аналогове значення, утворене з бітів, вже визначених на попередніх кроках; битий, який повинен бути визначений на цьому кроці, виставляється в 1, більш молодші біти встановлені в 0. Отримане на допоміжному ЦАП значення порівнюється з вхідним аналоговим значенням. Якщо значення вхідного сигналу більше значення на допоміжному ЦАП, то визначуваний біт отримує значення 1, інакше 0. Таким чином, визначення підсумкового цифрового значення нагадує двійковий пошук. АЦП цього типу володіють одночасно високою швидкістю і хорошою розрядністю.

31. Що таке слідкуючі АЦП?

не нашла

1. Що таке АЦП паралельного кодування? Які переваги та недоліки мають такі АЦП?

АЦП прямого перетворення або паралельний АЦП містить по одному компаратору на кожен дискретний рівень вхідного сигналу. У будь-який момент часу тільки компаратори, відповідні рівням нижче за рівень вхідного сигналу, видадуть на своєму виході сигнал перевищення. Сигнали зі всіх компараторів поступають на логічну схему яка видає цифровий код, залежний від того, скільки компараторів показали перевищення. Паралельні АЦП дуже швидкі, але зазвичай мають розрядність не більше 8 бітів (256 компараторів), оскільки, мають велику і дорогу схему. АЦП цього типу мають дуже великий розмір кристала мікросхеми, високу вхідну ємність, і можуть видавати короткочасні помилки на виході. Часто використовуються для відео або інших високочастотних сигналів.

2. Що таке послідовно-паралельні АЦП? Які переваги та недоліки мають такі АЦП?

АЦП послідовного наближення або АЦП з порозрядним врівноваженням містить компаратор, допоміжний ЦАП і регістр послідовного наближення. АЦП перетворить аналоговий сигнал в цифровий за N кроків, де N — розрядність АЦП. На кожному кроці визначається по одному біту шуканого цифрового значення, починаючи від СЗР і закінчуючи МЗР. Послідовність дій за визначенням чергового біта полягає в наступному. На допоміжному ЦАП виставляється аналогове значення, утворене з бітів, вже визначених на попередніх кроках; битий, який повинен бути визначений на цьому кроці, виставляється в 1, більш молодші біти встановлені в 0. Отримане на допоміжному ЦАП значення порівнюється з вхідним аналоговим значенням. Якщо значення вхідного сигналу більше значення на допоміжному ЦАП, то визначуваний біт отримує значення 1, інакше 0. Таким чином, визначення підсумкового цифрового значення нагадує двійковий пошук. АЦП цього типу володіють одночасно високою швидкістю і хорошою розрядністю.

3. Принцип цифро-аналогового та аналого-цифрового перетворень.

Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) призначені для перетворення цифрової інформації в аналогову форму у вигляді напруги (іноді струму). Їх використовують у системах керування технологічними процесами, в аналогових мікропроцесорах, в дисплеях, графопобудовниках, робототехніці.

Цифро-аналогове перетворення полягає в тому, що для вхідного паралельного n-розрядного коду

Х=X12–1+X22–2+…+Xi2–i+…+Xn2–n,

де Xi – цифри 0 або 1, а 2–і – вага i-го розряду, спочатку отримують струм IХ, пропорційний значенню числа Х, а потім перетворюють його у вихідну напругу. Значення струму IХ визначається сумою еталонних струмів Ii, які створюються для кожного розряду числа

IХ =X1I1+X2I2+…+XiIi+…+XnIn,

причому підсумовуються струми тільки тих розрядів, для яких Хi=1.Значення еталонів струму Ii пропорційні вазі позиції двійкового числа і зменшуються у два рази при переході від старшого i-го розряду до сусіднього молодшого з номером i+1. (С АЦП всё сложно)

4. Зв’язок між кількістю кроків квантування та місткістю лічильника.

2 в ступені Кроків квантування = місткість лічильника (не уверен)

5. АЦП послідовного наближення.

В основі роботи цього класу перетворювачів лежить принцип дихотомії, тобто послідовного порівняння вимірюваної величини з 1/2, 1/4, 1/<>8 та т.д. від можливого максимального її значення. Це дозволяє для N-розрядного АЦП послідовного наближення виконати весь процес перетворення за N послідовних кроків (ітерацій) замість 2N-1 при використанні послідовного відліку та отримати істотний виграш у швидкодії. Так, уже при N=10 цей виграш досягає 100 разів та дозволяє отримати за допомогою таких АЦП до 105...106 перетворень у секунду. У той же час статична похибка цього типу перетворювачів, обумовлена в основному використовуваним у ньому ЦАП, може бути дуже малої, що дозволяє реалізувати роздільну здатність до 18 двійкових розрядів при частоті вибірок до 200 кГц (наприклад, DSP101 фірми Burr-Brown).

Рис.9 Структурна схема та часові діаграми АЦП послідовного наближення

6. Слідкуючий АЦП.

Слідкуючий логарифмічний АЦП має широкий динамічний діапазон вхідних сигналів, стале значення відносної похибки перетворення у всьому діапазоні та можливість виконання операцій з оброблення отриманої інформації у логарифмічній арифметиці. Останнє підкреслимо особливо, оскільки у логарифмічній арифметиці такі найтриваліші операції у звичайній арифметиці, як множення та ділення, зводяться відповідно до додавання та віднімання, що значно підвищуєшвидкодію.

43) ЦАП призначені для перетворення цифрової інформації в аналогову форму у вигляді напруги (іноді струму). Використання - для керування виконавчими пристроями (принтери, монітори, крокові двигуни..).

Цифро-аналогове перетворення полягає в перетворенні вхідного n-розрядного коду N у пропорційні йому рівні напруг U(N),

U(N) = k N = k (D_n-12^n-1 +.. D_і2^і.. +.. D₁21 + D₀2⁰),

де k – коефіцієнт пропорційності,

D_n-1, D_і, D₁, D₀ – розряди (біти: 0/1) n-розрядного коду N, 2^і – вага і-го розряду.

Використовують ЦАП із сумуванням струмів і напруг, але частіше- з сумуванням струмів.

45) У такій схемі опір резистора зменшується у 2 рази при переході від молодшого розряду до старшого, відповідно еталонні струми збільшуються у 2 рази.

ЦАП з двійково-зваженими резисторами

Якщо R₀=10 кОм, R₁= 5 кОм, І₀ = 10 мА, то І₁ = 20 мА. (струми – на ОП або на землю)

Вхідний опір ОП дуже великий, тому струми сумуються незалежно:

I_S = I₀ D₀ + I₁ D₁ +... I_n-1 D_n-1 = I₀ 2⁰ D₀ + I₀ 2¹ D₁ +.. I_n-1 2^n-1 D_n-1. (струм - як вода)

Ключі пропучкають або не пропучкають струм і керуються станом бітів D_i (0/1), 0 – не пропускають.

Тобто вихідна напруга пропорційна до вхідного двійкового коду.

Наприклад: I₀ = 0,05 мА, I₁ = 0,1 мА, I₂ = 0,2 мА, R_ОЗ=4 кОм,

46) ЦАП лестничного типа (цепная R-2R схема). В R-2R ЦАП значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R, называемой матрицей постоянного импеданса, которая имеет два вида включения: прямое - матрица токов и инверсное - матрица напряжений. Применение одинаковых резисторов позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. ЦАП типа R-2R позволяют отодвинуть ограничения по разрядности. С лазерной подгонкой резисторов на одной подложке достигается точность 20-22 бита. Основное время на преобразование тратится в операционном усилителе, поэтому он должен иметь максимальное быстродействие. Быстродействие ЦАП единицы микросекунд и ниже (т.е. наносекунды);

47) Функції мультиплексора.

Мультиплексором називається функціональний вузол комп’ютера, призначений для почергової комутації (перемикання) інформації від одного з n входів на загальний вихід. Номер конкретної вхідної лінії, що підключається до виходу в кожний такт машинного часу, визначається адресним кодом А0, А1, ..., Аm-1. Зв’язок між числом інформаційних n і адресних m входів визначається співвідношенням n=2m. Таким чином, мультиплексор реалізує керовану передачу даних від кількох вхідних ліній в одну вихідну. У мовне графічне позначення мультиплексорів показане на рис. 8.1. Функція мультиплексорів записується буквами MUX (multiplexor). Мультиплексори застосовують для таких операцій: комутації як окремих ліній, так і груп ліній (шин); перетворення паралельного коду в послідовний; реалізації логічних функцій; побудови схем порівняння, генераторів кодів. Мультиплексор символічно часто позначають: “n–1”.

48) Функції демультиплексора.

Демультиплексор — это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS. Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2m для двоичных демультиплексоров или n=3m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2m для двоичных демультиплексоров или n<3m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы - ИД.

61.Що таке мультиплексор? В яких цифрових пристроях він може використовуватись?

Мультиплексори відносяться до пристроїв комутування цифрової інформації. Вони здійснюють комутацію одного з декількох інформаційних входів х_і до одного виходу у. Мультиплексори мають декілька інформаційних входів, адресні входи, вхід дозволу мультиплексування (стробуючий вхід) та один вихід.

Кожному з інформаційних входів мультиплексора відповідає номер, який називається адресою, двійкове число якого подається до адресних входів.

Вони можуть використовуватись у тригерних пристроях, здвигаючих пристроях та у дільниках частоти.

Нету 19-24,49-60