(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Полупроводниковая схемотехнология 24. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые п реоб разо вател и Если непрерывный сигаал необходимо представить в цифровой форме, то аналоговую входную величину следует преобразовать в соответствующее число. Эту задачу выполняет аналого-цифровой (АЦ) преобразователь. Для обратного преобразования числа в пропорциональное ему напряжение или ток используют цифро-аналоговый (ЦА) преобразователь. В следующих разделах будут рассмотрены важнейпше схемотехнические принципы этих преобразователей. 24.1. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЦА-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 24.1.1. СУММИРОВАНИЕ ВЕСОВЫХ ТОКОВ На рис. 24.1 представлена простая схема преобразования двоичного числа в пропорциональное ему напряжение. Сопротивления резисторов выбирают такими, чтобы при замкнутых ключах через них протекал ток, соответствующий весу разряда. Ключ должен быть замкнут тогда, когда в соответствующий разряд поступает логаческая единица. Благодаря тому что операционный усилитель с помощью резистора Кд, охвачен петлей отрицательной обратной связи, узел суммирования остается под нулевьпл потенциалом. При этом исключается взаимное влияние составляющих токов при суммировании. Выходное напряжение представляется в виде Ua= - 1/опорн (Wi o){8z3 + 4z2 -- 2Zi -- опорн.  (24.1) i ги Ua= - 1/опорн(Ло)г при 0 < Z < 15. (24.2) Чтобы увеличить число разрядов двоичного числа, следует подключить параллельно соответствующее количество резисторов Vieo 7з2о и т.д. Наиболее жесткие требования предъявляются к точности резисторов старших разрядов, поскольку разброс токов в них не должен превышать тока младшего разряда. Поэтому разброс сопротивления в 2-разряде должен быть меньше, чем AR/R = 1/2 +1. Из этого условия следует, что разброс сопротивления резистора в 2*-разряде не должен превышать 3%, а в г-разряде-0,05%. Для двоично-десятичного счета наращивание разрядности можно провести, добавляя на каждую декаду четыре резистора, сопротивления которых соответственно в 10 раз меньше, чем у четырех предыдущих. 24.1.2. ЦА-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ПЕРЕКИДНЫМИ КЛЮЧАМИ Недостатком рассмотренного в предыдущем разделе ЦА-преобразователя является то, что на ключи подается напряжение с большой амплитудой. Поэтому использование электронных ключей в этом случае затруднительно. Кроме того, из-за влияния паразитных емкостей частота переключения оказывается низкой. Эти трудности можно преодолеть, если ввести, как показано на рис. 24.2, трехпози-ционные ключи, которые подключаются либо к узлу суммирования токов, либо к общей нулевой точке. При этом ток, протекающий через каждый резистор, не меняется. Следовательно, нагрузка источника опорного напряжения постоянна. Внутреннее сопротивление этого источника в отличие от рассмотренной ранее схемы не обя- Рис. 24.1. Принципиальная схема ЦА-преобразователя.  ?0\\ ИоГ] КоП а г i г i 1 Рис. 24.2. ЦА-преобразователь с перекидными ключами. /.= -oпop г. зательно должно бь .я малым. Входное сопротивление цс1 й (а следовательно, и сопротивление нагрузки для источника опорного напряжения) составляет . = о- = -i-K . (24.3) 8 15 24.1.3. РЕЗИСГИВНАЯ МАТРИЦА ПОСТОЯННОГО ИМПЕДАНСА (МАТРИЦА ТИПА R-2R) При разработке интегральных ЦА-преобразователей наибольшие трудности представляет реализация высокоточных резисторов, сильно различающихся по величине. Поэтому задание, весовых коэффи-рентов ступеней часто осуществляют посредством последовательного деления напряжения с помощью резисТивной матрицы (рис. 24.3). Основной элемент такой матрицы представляет собой делитель напряжения (рис. 24.4), который должен удовлетворять следующему условию: если он нагружен на сопротивление R, то сопро-гавление на входе R, также должно принимать значение R . Коэффициент ослаб- ления цепи а = U2/U1 при этой нагрузке должен иметь заданное значение. При выполнении этих условий получаем следующие выражения для сопротивлений: R, = (1 - а) R Я, (1 - а) Я,. (24.4) а а В случае двоичного кодирования а = 0,5. Если положить К, = 2R, то = К и Яр = 2J в соответствии с рис. 24.3. (24.5) Рис. 24.4. Построение ступени матрицы постоянного импеданса. Источник опорного напряжения нагружен на постоянное сопротивление К, = 2RII 2R = R. Выходное напряжение суммирующего уси- IR 2RJ 2R\\ Rq=2R Rp=2R Д 1 у Рис. 24.3. ЦА-преобразователь с матрицей постоянного импеданса. опорн JV  2R j 2r\ Рис. 24.5. Инверсное включение резистивной матрицы постоянного импеданса. опорн лителя определяется выражением - и. опорн + 4z2 + 22i + Zo) опоры (24.6) Иногда, как показано на рис. 24.S, используют матрицу с обратным подключением входа и выхода по отношению к матрице на- рис. 24.3, так как в этом случае усилитель для суммирования не нужен. При этом, конечно, следует принимать во внимание ранее упомянутые недостатки схемы: большое падение напряжения на ключах и изменяющуюся нагрузку источника опорного напряжения. Для расчета выходного напряжения необходимо найти связь между напряжением питания и, и узловым напряжением l/j. Воспользуемся принципом суперпозиции, т.е. будем считать равными нулю все приложенные напряжения питания, кроме рассматриваемого напряжения [7. Если подключить справа и слева к рассматриваемой цепи сопротивления Rp, то в соответствии с предположением для каждого узла нагрузки и справа и слева будут равны Rp. Отсюда с учетом формул (24.4) получим удельную составляющую напряжения 1 - а 1 + а (24.7) Суммируя все составляющие при а-/г. получаем выходное напряжение Ua = 7з(1/з + /2U2 + ии, + /,Uo), (24.8) опорн Z с О < Z < 15. (24,9) Так как внутреннее сопротивление цепи независимо от преобразуемого числа имеет постоянную величину R, = Rl = (1 - a)R, = R, (24.10) то значения весовых коэффициентов сохраняются и в случае, когда для нагрузочного резистора Rl не вьшолняется условие Rp = = 2R. Из эквивалентной схемы на рис. 24.6 с помощью соотношения (24.9) ICft la  Рис. 24.6. Эквивалентная схема для расчета напряжения холостого хода и тока короткого замыкания. можно непосредственно определить напряжение холостого хода и ток короткого замьшания: гт опорн .у , fonopH 24.1.4. РЕЗИСГИВНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ДЕКАДНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Резистивная матрица на рис. 24.3 мо жет быть расширена для преобразования двоичных чисел любой длины. Для преобразования двоично-десятичных чисел можно применить подобную схему, моди-
ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |