ЦАП И АЦП, ЦАП С МАТРИЦЕЙ РЕЗИСТОРОВ R-2R - Цифровые устройства и микропроцессоры
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) численные данные преобразуют в аналоговый сигнал,
Чаще в напряжение или в ток и служат для связи цифровых и выходных устройств. Аналогоцифровые преобразователи (АЦП) осуществляют обратное преобразование и являются промежуточными звеньями между датчиками сигналов и цифровыми схемами их обработки.
ЦАП С МАТРИЦЕЙ РЕЗИСТОРОВ R-2R
В ЦАП используется метод суммирования токов, пропорциональных весовым коэффициентам
Двоичных разрядов. К входу матрицы подключается прецизионный источник опорного напряжения Uo с током потребления Iвх = Io * 2n.
Эквивалентное сопротивление цепи справа от "сечения 0" равно Rэ0 = 2R. Сопротивление цепи справа от "сечения 1" равно Rэ1 = R + 2R||Rэ0 = 2R. Значком || обозначено параллельное соединение двух сопротивлений. Рассуждая таким образом найдем, что Rэn-1 = R + 2R||Rэn-2 = 2R и полное сопротивление цепи со стороны входа, на который подается напряжение Uo, равно Rэ = 2R||Rэn-1 = R, т. е.равно номиналу Rнезависимо от числа звеньев матрицы. Теперь можно найти величину тока Io*2n = Uo/R(1)
Нетрудно подсчитать, что ток в узле n-1 делится пополам, одна половина ответвляется в сопротивление 2R, а другая в сопротивление Rэn-1 тоже равное 2R. Половина попадающая в узел n-2 также делится пополам и т. д. Величина тока в каждой "ветке" равна Io*2i, т. е. пропорциональна весовому коэффициенту 2i. Суммирование токов осуществляется с помощью операционного усилителя (ОУ), включенного по схеме сумматора (см. рис.64). Часть схемы, слева от ОУ, выпускается промышленно в виде микросхем, например К572ПА1,2 и 1108ПА1.
Электронные ключи Кл управляются входными сигналами di цифрового кода. Левое положение ключа на рисунке эквивалентно нулевому значению i-го разряда, а правое - единичному. Относительно ОУ необходимо сделать известные допущения:
- 1)Коэффициент усиления ОУ без ОС стремится к бесконечности, 2)Rвх обоих входов тоже бесконечно велико.
Отсюда следует, что во-первых разность потенциалов dUвх на входах ОУ близка к нулю, т. к dUвх = Uцап / (К = бесконечности) и следовательно потенциал инверсного входа ОУ тоже близок к нулю и, во - вторых, током каждого входа ОУ можно пренебречь. Сумма токов втекающих в узел (*) и вытекающих из него равна нулю, поэтому можно записать: Ioc + сумма(Io * 2i * di) = 0 или сумма(Io * 2i * di) = - Iос. Подставляя в последнее выражение значение Io из формулы (1) получим: - Iос = (Uо/(R * 2n)) * (сумма(di*2i)). В свою очередь, Uцап = Iос * Rос. Подставляя сюда значение Iос и учитывая, что Rос = R получим окончательную формулу напряжения на выходе ЦАП:
N-1
UоUо*D
Uцап = - ----> (2i * di) =- ---- ,(2)
2n/2n
I=0
Где D = сумма(2i * di) - десятичный эквивалент цифрового кода на входах ЦАП. Пусть число разрядов
N = 10 и Uо = -10.24В, тогда Uцап = (10.24/1024)*D и находится в пределах (0, 0.01, 0.02 ... 10.22, 10.23)В.
Передаточная характеристика такого ЦАП показана на рисунке.
Верхний квадрант относится к - Uо, а нижний к +Uо.
На рисунке внизу показано применение униполярного ЦАП для формирования пилообразного напряжения.
5.2 БИПОЛЯРНЫЙ ЦАП
Похожие статьи
-
Для n-логических переменных (аргументов) существует 2n их комбинаций или двоичных наборов. На каждом таком наборе может быть определено значение функции...
-
ТРИСТАБИЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Наряду с двумя логическими состояниями существует третье технологическое состояние, когда выход элемента отключается от внутренней схемы. При этом...
-
КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ, СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ - Цифровые устройства и микропроцессоры
СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ В позиционных СС "вес" каждого разряда зависит от его позиции в числе. К числу непозиционных относится "римская" СС, например число -...
-
РЕВЕРСИВНЫЙ СЧЕТЧИК - Цифровые устройства и микропроцессоры
Схема двухразрядного счетчика с общим входом сброса R, выходом переноса CR при суммировании и выходом переноса BR при вычитании приведена на рис. внизу....
-
АСИНХРОННЫЙ RS - ТРИГГЕР - Цифровые устройства и микропроцессоры
Асинхронный триггер имеет два входа S(et) - установка и R(eset) - сброс и два выхода прямой - Q и инверсный - ~Q. Триггер переходит из текущего состояния...
-
СХЕМА СРАВНЕНИЯ КОДОВ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Два кода X и Y считаются равными, если попарно равны их одноименные разряды. Можно ввести функцию F(X==Y), которая равна 1, если xi=yi для всех i, иначе...
-
СУММАТОРЫ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Сумматор осуществляет арифметическое суммирование n-разрядных кодов X=(x(n-1),..,x0) и Y=(y(n- 1),..,y0). Правила сложения двух одноразрядных двоичных...
-
МУЛЬТИПЛЕКСОР - Цифровые устройства и микропроцессоры
Мультиплексор передает сигнал с одного из информационных входов xi на единственный выход y, причем номер этого входа равен десятичному эквиваленту...
-
ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Ниже приведены некоторые параметры в отечественном по ГОСТ 19480-89 и международном обозначении. Tзд. р.1,0 / tPHL - время задержки распространения при...
-
АЦП ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ТИПА - Цифровые устройства и микропроцессоры
В таком АЦП весь диапазон входного напряжения разбивается на 2^n интервалов. Каждому интервалу соответствует опорное напряжение Uо(i), снимаемое с...
-
Недостаток биполярного ЦАП - ненулевое значение входного кода при нулевом выходном напряжении. Преодолеть этот недостаток можно, если договориться...
-
Цифровые устройства и микропроцессоры
Введение Счетчики выполняют на запоминающих элементах - триггерах. Он фиксирует число импульсов, поступивших на его вход. В интервалах между ними счетчик...
-
РЕВЕРСИВНЫЙ РЕГИСТР СДВИГА - Цифровые устройства и микропроцессоры
Название указывает, что сдвиг данных от разряда к разряду может производиться, как в одну сторону, так и в другую. Одна из возможных схем трехразрядного...
-
T - ТРИГГЕР, ВЗАИМНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТРИГГЕРОВ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Анализ временной диаграммы при J = K = 1 (рис. 46) позволяет сделать два важных вывода. Во-первых, период повторения выходных импульсов увеличился в два...
-
D - ТРИГГЕР СО СТАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
D - триггер имеет два входа: информационный вход D(аtа) и вход управления записью/запоминанием (защелкиванием) L(oad)/L(atch) - отсюда его второе имя :...
-
СИНХРОННЫЙ RS - ТРИГГЕР - Цифровые устройства и микропроцессоры
Если незадействованные входы элементов И-НЕ 1 и 2 соединить вместе (рис. 36), получится синхронный RS - триггер со статическим управлением...
-
ПРИМЕНЕНИЕ СЧЕТЧИКОВ В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ - Цифровые устройства и микропроцессоры
На рисунке внизу последовательно включены 6 счетчиков с модулем 10 (двоично - десятичные). Информационные выходы Qi каждого каскада через преобразователь...
-
Устройство передающее сигнал с информационного входа на один из выходов, причем номер этого выхода равен десятичному эквиваленту двоичного кода на...
-
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ СХЕМЫ, ТРИГГЕРЫ - Цифровые устройства и микропроцессоры
В последовательностных схемах (ПС) выходные сигналы зависят не только от комбинаций входных, но и от значений самих выходных сигналов в предшествующий...
-
Помимо аналого-цифровых преобразователей (АЦП), работой цифровой логики могут управлять операционные усилители (ОУ) и компараторы, преобразующие...
-
ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ, ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА - Цифровые устройства и микропроцессоры
ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА В зависимости от схемотехники и технологии основного (базового) логического элемента (ЛЭ) существует несколько типов...
-
ОЗУ СТАТИЧЕСКОГО ТИПА - Цифровые устройства и микропроцессоры
В качестве элемента памяти используется простейший D-триггер защелка. В микросхеме 537РУ10 каждая ЯП состоит из восьми триггеров и располагаются ячейки...
-
ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ПАМЯТЬ) - Цифровые устройства и микропроцессоры
Для хранения информации в микропроцессорных системах используются запоминающие устройства на основе полупроводниковых материалов, а также магнитные и...
-
КОМБИНАЦИОННЫЕ СХЕМЫ, ДЕШИФРАТОР - Цифровые устройства и микропроцессоры
В комбинационных схемах логическая функция зависит только от комбинации значений входных переменных. При описании многих цифровых устройств невозможно...
-
Отличается от cтатического D-триггера свойствами L(C) входа. Запись информации происходит только в момент перехода тактового сигнала L из 0 в 1. При...
-
Логический элемент И-НЕ с открытым коллектором (ОК) (см. рис.2. слева) обозначается в поле элемента ромбом с чертой внизу. К открытому коллектору снаружи...
-
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМАХ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Отличие времени задержки tзд. р. от нуля при прохождении сигнала через логическую схему может приводить к возникновению помех в выходном сигнале. Эти...
-
СИНХРОННЫЙ СЧЕТЧИК С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
В синхронном счетчике импульсы поступают на тактовые входы всех триггеров одновременно. Ниже на рисунке ниже приведен трехразрядный счетчик с модулем...
-
АСИНХРОННЫЙ СЧЕТЧИК C ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
В качестве примера возьмем четырехразрядный счетчик. Четыре двоичных разряда счетчика обеспечивают М = 16 состояний. Ниже приведена схема и условное...
-
В таблице приведены усредненные типовые значениянекоторых параметров микросхем, выполненных по различным технологиям. В различных справочникахприведенные...
-
СЧЕТЧИКИ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Счетчик (Сч) - последовательностная схема, преобразующая поступающие на вход импульсы в код Q, пропорциональный их количеству. Большинство счетчиков...
-
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Проектирование современных цифровых устройств невозможно без использования программируемых цифровых ИС (ПЦИС). Они обладают следующими преимуществами...
-
ОЗУ ДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА - Цифровые устройства и микропроцессоры
В отличие от статических ЗУ, которые хранят информацию пока включено питание, в динамических ЗУ необходима постоянная регенерация информации, однако при...
-
Применяя к выражению (13) аксиому двойного отрицания (9) получим: Yмажор =~(~( x2*x0 + x1*x0 + x2*x1))(14) Формуле (14) соответствует схема (рис.8,слева)...
-
РЕГИСТРЫ, ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ РЕГИСТРЫ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Последовательностныесхемысразличнымикомбинациямипоследовательногои параллельного способов записи и считывания информации. Выполняются на основе...
-
МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, ТАБЛИЦА КАРНО - Цифровые устройства и микропроцессоры
Полученные по формуле СДНФ (12) выражение может быть преобразовано (не всегда) к виду, имеющему меньшее число переменных и операций по сравнению с...
-
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Целью проектирования цифрового устройства является получение его логической функции (ЛФ) и соответствующей ей схемной реализации. ЛФ могут иметь...
-
Беззнаковые числа: 0 <= D <= 2^n - 1. n - число разрядов Байт: 0-255 (DEC) Слово: 0- 65535 00..0 - 11..1 (BIN) 00..0 - 11..1 0-FF (HEX) 0- FFFF...
-
ШИФРАТОР - Цифровые устройства и микропроцессоры
Шифратор (Ш) может быть неприоритетным, если допускается подача только одного активного сигнала и может быть приоритетным, если допускается подача...
-
ОПЕРАТИВНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА - Цифровые устройства и микропроцессоры
Полупроводниковые ЗУ подразделяются на ЗУ с произвольной выборкой и ЗУ с последовательным доступом. ЗУПВ подразделяются на: - статические оперативные...
ЦАП И АЦП, ЦАП С МАТРИЦЕЙ РЕЗИСТОРОВ R-2R - Цифровые устройства и микропроцессоры