Материал: АЦП
ЦАП
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
+5В |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
или |
|
|
+15В |
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
|
D/A |
Rос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
RG1 |
|
|
|
I2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RG2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
“1” |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
V1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
GA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“1” |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
V2 |
|
|
|
GD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УГО ЦАП и схема подключения
Преобразователи с R-2R и ключами на транзисторах применяются в качестве
умножающих ЦАП (т.е. Uвых
пропорционально произведению Uоп и
входного цифрового кода).
Наиболее распространенными Uвых являются ЦАП серий ИМС:
572,594, 1108, 1118 и др.
Классификация ЦАП
По виду выходного сигнала: с токовым выходом и
выходом в виде напряжения;
По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода;
По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные;
По быстродействию: умеренного быстродействия и
высокого быстродействия.
Отдельные ЦАП со встроенной R-2R-матрицей применяются в качестве цифровых
потенциометров.
Если вместо Uоп использовать источник переменного сигнала (например, звукового), то изменяя код на входах управления ЦАП можно регулировать величину выходного напряжения.
Цифровой потенциометр осуществляет цифровую регулировку аналогового сигнала. |
6 |
|
Названия: Digipot, D-pot, DPOT, цифровой резистор. |
||
|
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
АЦП предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровые.
Преобразование происходит дискретно, т.е. в определенные моменты называемые
точками отсчета.
Количество отсчетов за единицу времени определяет частоту дискретизации (частота
преобразования).
Частота дискретизации (Fg) – это частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации:
F |
|
1 |
, где Тотс – интервал времени между |
|
|
||
g |
|
|
отсчетами (период дискретизации). |
|
|
|
|
|
Tотс |
||
Частота дискретизации определяет быстродействие АЦП.
По быстродействию АЦП делят на:
1.АЦП параллельного преобразования (параллельные АЦП) – быстродействующие АЦП, имеют сложное аппаратное использование
|
разрешение N = 8-12 бит, Fg = десятки МГц |
единицы ГГц. |
|
2. |
АЦП последовательного приближения (последовательного счета) |
|
|
3. |
разрешение N = 10-16 бит, Fg = десятки кГц |
до 10МГц. |
УГО D-триггера |
Интегрирующие АЦП |
|
|
|
|
разрешение N = 16-24 бит, Fg = десятки |
сотни Гц. |
|
4. |
Сигма-дельта АЦП |
|
|
|
разрешение N = 16-24 бит, Fg = сотни Гц единицы МГц. |
7 |
|
+Uоп = 4В |
АЦП параллельного действия |
R1 |
|
CC1 |
|
|
Используется набор компараторов (схема |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
= = |
|
|
сравнения - СС), каждый из которых сравнивает |
|||||||
|
|
T |
A3 |
||||||||
|
|
D |
|||||||||
|
3В |
|
|
входное напряжение с индивидуальным |
|
||||||
|
C |
|
|
|
|||||||
|
3Uоп |
|
|
опорным. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
4 |
|
|
|
|
|
R1,R2,R3,R4 – прецизионный делитель |
||||
R2 |
|
CC2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
= = |
|
A2 |
D0 |
|
|
Принцип действия |
|
||
|
|
T |
DC |
|
|
|
|
||||
uвх |
2В |
D |
|
|
С возрастанием входного напряжения |
|
|||||
|
|
|
D1 |
|
|||||||
|
2Uоп |
C |
|
|
компараторы последовательно устанавливают на |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
своих выходах лог. 1. Данная информация |
|||||
|
4 |
|
|
|
|
|
|||||
R3 |
CC3 |
|
|
|
|
записывается в триггеры и поступает на |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
преобразователь кода, где преобразуется в |
||||||
|
|
= = |
|
|
|
|
|||||
|
|
T |
A1 |
|
|
двоичный код. |
|
|
|
||
|
|
D |
|
|
|
|
|
||||
|
1В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выходы компаратора |
Выходы АЦП |
||||
|
Uоп |
C |
|
|
Uвх, В |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
|
|
|
А3 |
А2 |
А1 |
D1 |
D0 |
||
R4 |
|
C |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
0 1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
R1=R2=R3=R4=10к |
|
1,001 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Вход C необходим для тактирования триггеров. |
2,001 |
3 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
||||
Непосредственно к шифратору выходы |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
компараторов подключать нельзя, т.к. если |
3,001 4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||
входное напряжение изменится, то может быть |
|
|
|
|
|
|
|
||||
получен ошибочный результат. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
унитарный код |
двоичн. код |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
К1107ПВ3 – 6 разрядный АЦП параллельного действия
АЦП последовательного счета
G – генератор тактовых импульсов (тактовый генератор)
Генератор G вырабатывает прямоугольные импульсы, которые подсчитывает счетчик и в соответствии с кодом на выходе счетчика ЦАП меняет (увеличивает) напряжение на входе схемы сравнения (СС). Как только напряжение на инвертирующем входе компаратора чуть превысит Uвх, компаратор выдает сигнал, останавливающий счетчик и можно считывать код D7 D0.
Принцип работы АЦП последовательного счета основан на возрастании напряжения на выходе внутреннего ЦАП.
9
АЦП последовательного приближения
СС – схема сравнения (компаратор)
РПП – регистр последовательных приближений СУ – система управления
В основе работе такого АЦП
лежит принцип последовательного приближения к величине входного напряжения путем
сравнения с ½, ¼, 1/8, … 1/2n от
Um вх.
10