На головну

Аналого-цифрові і цифро-аналогові інтерфейси

  1.  Інтерфейси вимірювальних інформаційних
  2.  Інтерфейси ОС ЮНИКС.
  3.  Інтерфейси підключення Wordnet Series 2
  4.  Інтерфейси системного і прикладного програмування, призначені для
  5.  Лекція № 13. Інтерфейси
  6.  Підключення через сучасні інтерфейси

---------------

Призначення, технічні характеристики, області застосування АЦП і ЦАП. Функціональні схеми і принцип роботи АЦП з динамічної компенсацією, з паралельним перетворенням. Функціональна схема і принцип роботи ЦАП.

--------------

Сигнали системи управління, представлені у вигляді безперервних фізичних величин, будемо називати аналоговими, якщо величина сигналу кодує значення фізичної величини, на відміну від логічних сигналів - кодування фізичної величини шляхом завдання дискретних значення (0,1), проміжні значення у вигляді інтервалів ставляться до цих двома рівнями.

 ?, рад / с  ...
 Uдс  ...


Цифровий принцип вимірювання швидкості

? = ,

Z - імпульс / оборот;

N / Z - частина обороту, вчиненого за час TЭ.

? =  - Кут повороту в радіанах.

Т = ? / ТЭ

Інформаційним носієм є імпульси напруги UфД. Амплітуда не несе інформації про швидкість, її несе період імпульсів.

5.1 Функціональна схема цифро-аналогової систему управління

Нехай задає сигнал - аналоговий.

Предметом розгляду далі будуть АЦП і ЦАП, які перетворять цифрові сигнали в аналогові і навпаки.

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач;

Uз - завдання на швидкість;

Uз * - цифровий код завдання на швидкість;

Uдс - аналоговий сигнал зворотного зв'язку за швидкістю.

5.2 Принцип побудови в ЦАП

Машина може працювати з аналоговою інформацією, при цьому інформація може надаватися у вигляді ______________

Рівень напруги кодує сигнал.

Основні вузли:

1. UЭ -

2. дільник за схемою «R-2R»

3. RG-регістр зберігає прийняту інформацію.

_____________ І виходами управляється ключами, перемикаючи розрядні струми SA0 ... SA3.

4. Суматор струмів на операційному підсилювачі DA1.

Центральну роль грає дільник «R-2R».

Незалежно від перемикання SA0 ... SA3, режими подільника не змінюються.

Перемикачі SA0 ... SA3 - транзисторні.

На практиці n = 10

Uвих= -Iвх * Rос Iвх= Uвх / Rвх

3разряд: Uвих= -1 / 2 Iо * Rос

2разряд: Uвих= -1 / 4 Iо * Rос

1разряд: Uвих= -1 / 8 Iо * Rос

0разряд: Uвих= -1 / 16 Iо * Rос

Позначимо інформаційне слово, що записується в регістр ЦАП, як послідовність десяткових цифр.

SD:

?i = ;

Uвих= - (?3 * 1/2 + ?2 * 1/4 + ?1 * 1/8 + ?0 * 1/16) Iо * Rос

При n > ? Rекв?R Io= UЭ / RЭ

Uвих= - (?3 * 1/2 + ?2 * 1/4 + ?1 * 1/8 + ?0 * 1/16) UЭ * Rос / RЭ

SD: = ..... {формування вихідного коду}

port [Adr]: = SD; {Висновок в регістр з адресою Adr}

Математична модель ЦАПа

Прохідна характеристика ЦАПа дискретизованої за рівнем.

Величина кроку дискретності (?):

,

де n - число розрядів.

nреальне= 10

5.3 Аналого-цифровий перетворювач з динамічної компенсацією (АЦП)

компаратор

ЦАП

Лічильник імпульсів

___________ Еталон стабілізуючою частоти

G - генератор

& - Схема «і»

RG - вихідний регістр АЦП

Принцип роботи пояснимо діаграмою:

?н = ?и

t = 0 > скидання ?н и Е = 1

t = t1 ?н = ?и Е = 0 лічильник > RG  = 1

t1 - Час перетворення

n = 8 N * max= 255 ? = 1 / N * max= 0.5% - точність

fэ= 1 кГц t1= N * max• 1 / fэ= 256 * 0,001 = 0,256с

fmax= 1/2 * 1 / 0.256 = 2Гц

5.4 АЦП з порозрядним уравновешиванием

Алгоритм АЦП:

lx |_____________|

?0 |_| = 1

?1 |__| = 2

?2 |____| = 4

?3 |________| = 8

?4 |________________| = 16

lx = {?4 ?3 ?2 ?1 ?0}

1. ?4 порівняємо з lx ?4> lx lx = {0 ?3 ?2 ?1 ?0}

2. ?3 порівняємо з lx ?3x lx = {0 1 ?2 ?1 ?0}

3. (lx-?3) Порівняємо з ?2 lx = {0 1 0 ?1 ?0}

.........

5. lx = {0 * ?4 1 * ?3 0 * ?2 1 * ?1 1 * ?0} lx = {0 1 0 1 1}

приклад:

lx |__________________________________|

l4 |_| = 1

l3 |__| = 2

l2 |____| = 4

l1 |________| = 8

l0 |________________| = 16

lx<> L0; lx > l0 > lx = {1 x x x x}

(lx - l0) <> L1; (lx - l0)> L1 > lx = {1 + 1 x x x}

(lx - l0 - l1) <> L2; (lx - l0 - l1)> L2 > lx = {1 + 1 1 x x}

.............

Електрична схема

Роботу АЦП пояснимо малюнками:

 На інтервалі часу t1 напруга відповідає вазі розряду ?5. Порівнюється з Uвх. Компаратор, виявивши, що вага цього розряду менше, ніж Uвх, Через пристрій управління залишає цей розряд в вихідному коді. Пам'ять фіксує цей розряд. На інтервалі t1-t2 пристрій управління додатково включає розряд ?4. Пристрій управління залишає включеним сігнал?4.

Ux = {?5 ?4 ?3 ?2 ?1 ?0} = {1 1 0 0 1 0}

На закінчення пристрій управління перепише код в вихідний регістр.

програмістська модель

Абсолютна похибка:  n = 8 ? = 0.4% Um

n = 12 ? = 0.02% Um

Відносна погрішність:  n = 12 ? = 0.02%

Характеристика вхід-вихід для АЦП

Отримання двуквадрантного АЦП

Оцінка часу.

tпреобр= nT

fэ= 1 кГц T = 0.001c

tпреобр= 12 * 0.001?0.01c - не залежить від вимірюваної напруги.





 Архітектура обчислювальних систем |  тригер |  Найбільшого поширення набула система напруги TTL (0..5В). |  Вентиль (клапан або ключ). |  За принципом передачі даних |  Структура апаратних засобів паралельного порту (SPP) |  Призначення ліній зовнішнього інтерфейсу стандартного паралельного порту |  Адресація розрядів інтерфейсу Centroniсs |  Програмне управління висновком в регістри паралельного порту |  Обробка результатів введення сигналів з паралельного порту |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати