Аналого-цифрові перетворювачі

Тип: Курсова.
Наука: Радіотехніка.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 31.
Короткий опис:

Зміст
Загальні відомості
Послідовні ЦАП
ЦАП з широко-імпульсною модуляцією.
Послідовні ЦАП на конденсаторах що перемикаються
Паралельні ЦАП
ЦАП з підсумовуванням вагових струмів.
ЦАП на джерелах струму
Паралельний ЦАП на конденсаторах що перемикаються
ЦАП з підсумовуванням напруги
Інтерфейси цифро-аналогових перетворювачів
ЦАП з послідовним інтерфейсом вхідних даних
ЦАП з паралельним інтерфейсом вхідних даних
Застосування ЦАП
Параметры ЦАП
Статичні параметри
Динамічні параметри
Шуми ЦАП

Загальні відомості

Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) призначений для перетворення числа, визначеного, як правило, у вигляді двійкового коду, в напругу або струм, пропорційні значенню цифрового коду. Схемотехніка цифро-аналогових перетворювачів вельми різноманітна. Цифро-аналогові перетворювачі класифікуються по наступних ознаках:
– по вигляду вихідного сигналу: із струмовим виходом і виходом у вигляді напруги;
– за типом цифрового інтерфейсу: з послідовним введенням і з паралельним введенням вхідної коди;
– по числу ЦАП на кристалі: одноканальні і багатоканальні; по швидкості дії: помірної і високої швидкості дії.

Послідовні ЦАП

ЦАП з широко-імпульсною модуляцією.

Дуже часто ЦАП входить до складу мікропроцесорних систем. В цьому випадку, якщо не потрібна висока швидкість дії, цифро-аналогове перетворення може бути дуже просто здійснено за допомогою широко-імпульсної модуляції (ТТТТМ). Схема ЦАП з ШІМ приведена на мал. la.

Найпростіше організовується цифро-аналогове перетворення в тому випадку, якщо мікроконтролер має вбудовану функцію широко-імпульсного перетворення (наприклад, AT90S8515 фірми Atmel або 87C51GB фірми Intel). Вихід ШІМ управляє ключем S. Залежно від заданої розрядності перетворення (для контроллера AT90S8515 можливі режими 8, 9 і 10 біт) контроллер за допомогою свого таймера-лічильника формує послідовність імпульсів.

де N – розрядність перетворення, a D – перетворюваний код. Фільтр нижніх частот згладжує імпульси, виділяючи середнє значення напруги. В результаті вихідна напруга перетворювача
U = DU / 2N

Розглянута схема забезпечує майже ідеальну лінійність перетворення, не містить прецизійних елементів (за винятком джерела опорної напруги). Основний її недолік – низька швидкість дії.

Послідовні ЦАП на конденсаторах що перемикаються

Розглянута вище схема ЦАП з ШІМ спочатку перетворить цифровий код в часовий інтервал, який формується за допомогою двійкового лічильника квант за квантом, тому для отримання N-разрядного перетворення необхідні 2N тимчасових квантів (тактів). Схема послідовного ЦАП, приведена на мал. 2, дозволяє виконати цифро-аналогове перетворення за значно менше число тактів.

У цій схемі ємкості конденсаторів С1 і С2 рівні. Перед початком циклу перетворення конденсатор С2 розряджається ключем S4. Вхідне двійкове слово задається у вигляді послідовного коду. Його перетворення здійснюється послідовно, починаючи з молодшого розряду do. Кожен такт перетворення складається з двох напівтактів. У першому напівтакті конденсатор С1 заряджає до опорної напруги Uon при d0=l за допомогою замикання ключа S1 або розряджається до нуля при d0 = 0 шляхом замикання ключа S2. У другому напівтакті при розімкнених ключах S1, S2 і S4замикається ключ S3, що викликає ділення заряду навпіл між С1 і С2.

Якщо потрібно зберігати результат перетворення скільки-небудь тривалий час, до виходу схеми слід підключити ПВХ. Після закінчення циклу перетворення слід провести цикл вибірки, перевести ПВХ в режим зберігання і знов почати перетворення.

Таким чином, представлена схема виконує перетворення вхідного коду за 2N квантів, що значно менше, ніж у ЦАП з ШІМ. Тут потрібно тільки два узгоджені конденсатори невеликої ємкості. Конфігурація аналогової частини схеми не залежить від розрядності перетворюваного коду. Проте по швидкості дії послідовний ЦАП значно поступається паралельним цифро-аналоговим перетворювачам, що обмежує сферу його застосування.

Завантажити  Завантажити