информации. Прием в регистры производится подачей сигнала 1 на входы С1 и С2. Существуют другие серии ИС с повышенным быстродействием, например К1108ПА1, К1118ПА1 и др.

обр. связь Y р/л обр. связь

Uon

о х

о

кОУ

Uon

о

X

sr. в

о к

кОУ

Рис 163. ИС ЦАП серии К572ПА1(а) и К572ПА2(б)

5.3 Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

Аналого-цифровой преобразователь - это устройство, предназначенное для преобразования непрерывно-изменяющейся во времени физической величины в эквивалентные ей значения цифровых кодов.

В качестве аналоговой величины может быть напряжение, ток, угловое перемещение, давление газа и т. д.

Процесс аналого-цифрового преобразования предполагает последовательное выполнение следующих операций:

-выборку значений исходной аналоговой величины в некоторые заданные моменты времени, т.е. дискретизация сигнала во времени;

-квантование (округление преобразуемой величины до некоторых известных величин) полученной в дискретные моменты времени значения аналоговой величины по уровню;

-кодирование - замена найденных квантовых значений некоторыми числовыми кодами.

U

6h

5h 4h 3h 2h

h

U(t) Un*(t)

U *

U1

U4

U5

\

U6

U7

U8

I , LI LI Ll Li Ll Ll LI Ll I I I I

0 1 2Tg 4Tg 6Tg 8Tg 10Tg 12Tg t

Рис 164. Принцип аналого-цифрового преобразования.

Операция квантования по уровню функции U(t) заключается в замене бесконечного множества её значений на некоторое конечное множество

значений Un (t), называемых уровнями квантования. Для выполнения этой

операции весь диапазон изменения функции D=U(t)max-U(t)min разбивают на некоторое число уровней N и производят округление каждого значения функции U(t) до ближайшего уровня квантования U*n(t).

Величина h=D/N носит название шага квантования. В результате процесса аналого-цифрового преобразования аналоговая функция U(t) заменяется дискретной функцией U*n(t).

В аналитической форме процесс аналого-цифрового преобразования может быть представлен выражением:

Km = -j*- ± d ki

где U(t)i - значение функции U(t) в i-м шаге, h - шаг квантования,

8 ki - погрешность преобразования на i-м шаге.

Процесс квантования по уровню связан с внесением некоторой погрешности et , значение которой определяется неравенством

h „ h

--<e<+- 22

Погрешность зависит от разрядности.

Основные параметры АЦП делятся на статистические и динамические. К статистическим относятся:

-вид преобразуемой величины: напряжение, ток, угловое перемещение и т.д.,

-диапазон изменения входных величин,

-разрядность,

-абсолютная разрешающая способность,

-абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы 8щк ,

-нелинейность преобразования dL.

максимальная

частота

К динамическим параметрам относится преобразования fnp.

В зависимости от принципа действия АЦП делятся на АЦП параллельного преобразования, АЦП поразрядного взвешивания, следящие АЦП и интегрирующие АЦП. Аналого-цифровые преобразователи параллельного преобразования реализуют метод непосредственного считывания и являются самыми быстродействующими. В качестве примера рассмотрим принцип работы микросхемы К1107ПВ1.

Микросхема имеет 6 разрядов и обеспечивает быстродействие до 20 МГц.

UXG Прием

Uon°

R644

I

R63

R62

K64 64

K63

K1

1

Преобразователь

кода

Регистр

X6 ►X5 ►X4

-X3

►X2

►X1

R1 lj

Рис 165. Структурная схема параллельного АЦП.

Устройство содержит делитель R1--R64, 64 компаратора, преобразователь кода и регистр. На входы компараторов поступают входной сигнал Ux и напряжение с делителя. При этом на выходах компараторов формируется 64е1 разрядный единичный код. Число единиц в нем равно числу уровней квантования. Полученный единичный код поступает на вход преобразователя кода, в котором он преобразуется в 6-и разрядный двоичный код. Полученный двоичный код записывается в регистр и выдается на выходные шины. В данном АЦП время преобразования занимает один такт.

АЦП поразрядного взвешивания (или поразрядного кодирования) выполняет одно преобразование за n тактов.