Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Резисторы R1, R2, R3, R4 через переключатели IJx, LJ2, JI3, LJ4, управляемые значениями I или 0 соответствующих разрядов Ax, A2, A3, A4 кода двоичного числа, подключаются либо к инвертирующему входу операционного усилителя, либо к точке 0 с нулевым потенциалом K0 = O. При этом, полагая ОУ идеальным (15.11), т.е. напряжение на его входе ?/вхоу = 0, токи в резисторах не будут зависеть от положения переключателей. Это определяет высокую точность ЦАП.
Рассмотрим работу схемы ЦАП. Резисторы Rx и R0 включены параллельно и имеют равные сопротивления. Их общее сопротивление при любом положении переключателя JIx равно сопротивлению резистора R12, который включен с ними последовательно, поэтому потенциал точки 2 равен V2 = 2V1.
Рассуждая аналогичным образом, получим значения потенциалов точек 3, 4п токов
V3 = 2V2 = 4VX, V4 = 2V3 = SVX;
или
/4=^ = 2/3=4/2=8/„ K4
где U0n = V4- V0 = V4 — стабилизированное постоянное напряжение, называемое опорным. Соотношения значений токов в резис-
Рис. 17.15
397
торах R], R2, R3, R4 соответствуют «весам» разрядов кода двоичного числа Аь A2, A3, A4, т.е. 2° = 1, 21 = 2, 22 = 4, 23 = 8, управляемого переключателями.
Следовательно, значение напряжения на выходе ЦАП (15.16)
U^-RoAIx+h + h +h)
пропорционально значениям кода двоичного числа на его входе.
Основными параметрами ЦАП являются допустимые диапазоны изменений значений входных и выходных величин, быстродействие (до 5 мкс) и погрешность преобразования. Последняя определяется нестабильностью источника опорного напряжения, неидеальностью электронных переключателей и ОУ.
17.6. Аналого-цифровые преобразователи
Аналого-цифровым преобразователем (АЦП) называется устройство для преобразования значений аналоговой величины (напряжения) в пропорциональное значение цифрового кода (двоичного числа с числом разрядов п). Различают параллельные и последовательные АЦП.
Параллельные АЦП основаны на одновременном сравнении значений аналоговой величины с 2"- I значениями эталонов, «веса» которых отличаются на минимальное значение (квант).
Параллельные АЦП имеют наименьшее время преобразования. Однако они сложны для интегрального исполнения, имеют высокую стоимость и ограниченное применение.
Последовательные АЦП основаны на периодическом сравнении значения аналоговой величины с последовательно возрастающей суммой значений эталонов. К последовательным относятся также АЦП с промежуточным преобразованием значения одной аналоговой величины в пропорциональное значение другой (интервал времени, частоту следования импульсов и др.) с последующим преобразованием в цифровой код.
Основными параметрами ЦАП являются: допустимый диапазон преобразуемых значений напряжения (до 3 В); время преобразования (до 5 мкс для последовательных и единиц наносекунд для параллельных АЦП); погрешность преобразования, определяемая числом разрядов (обычно 4, 8, 12).
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
17.1. Дайте определения двоичной системы счисления, бита и байта.
17.2. Число 2,5, заданное в десятичной системе счисления, представьте в двоичной системе счисления.
Ответ: 10,1.
398
17.3. Число 10101, 1001, заданное в двоичной системе счисления, представьте в восьмеричной системе счисления.
Ответ: 25,44.
17.4. Назовите основные признаки логических автоматов с памятью и без памяти.
17.5. Перечислите типы запоминающих устройств.
17.6. Какие функции выполняют аналого-цифровые и цифроаналого-вые преобразователи информации?
17.7. Приведите примеры логических автоматов с памятью и без памяти.
ГЛАВА 18 МИКРОПРОЦЕССОРЫ, МИКРОЭВМ И ЭЛЕКТРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
18.1. Программируемые управляющие-цифровые устройства. Микропроцессорные системы
Программируемые управляющие цифровые устройства представляют собой универсальные технические средства, применяемые в системах управления различными технологическими процессами. Аппаратные средства таких устройств содержат совокупность взаимосвязанных цифровых устройств различного функционального назначения, реализуемых в виде отдельных или общих интегральных схем. К ним относятся арифметико-логическое устройство, регистры общего назначения, устройство управления, запоминающие устройства, устройство ввода—вывода, генератор тактовых импульсов и др.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — это логический комбинационный автомат в виде набора модулей для выполнения над многоразрядными цифровыми кодами (словами) на своих информационных входах арифметических и логических операций в зависимости от значения цифрового кода (команды) на управляющих входах. Схема АЛУ содержит комбинационные логические устройства (см. подразд. 17.2); генераторы логических функций (см. рис. 17.5), полусумматоры (см. рис. 17.6) и сумматоры (см. рис. 17.7). На рис. 18.1 приведен пример условного обозначения модуля четырехразрядного АЛУ для арифметических и логических операций над входными словами An В в зависимости от сиг налов на управляющих входах М, S0, St, S2, S3 и переноса P0. Результат операции определяется совокупностью сигналов на выходах F и переноса P4 из старшего разряда. При M= 0 выполняются арифметические (сложение А и В, сложение А и В с добавлением P0 в младший разряд и т.д.), а при M = 1 — логические (F = A, F = B и т.д.) операции. Комбинация сигналов .S0--? определяет, какая именно операция выполняется.
