 |
|
ЦАП, АЦП, Арифметическое устройство
ЦАП и АЦП применяются в измерительной технике (цифровые осциллографы, вольтметры, генераторы сигналов и т.д.), в бытовой аппаратуре (телевизоры, музыкальные центры, автомобильная электроника и т.д.), в компьютерной технике (ввод и вывод звука в компьютерах, видеомониторы, принтеры и т.д.), в медицинской технике, в радиолокационных устройствах, в телефонии и во многих других областях. Применение ЦАП и АЦП постоянно расширяется по мере перехода от аналоговых к цифровым устройствам.
При использовании логических и цифровых устройств в системах автоматизированного управления возникает проблема связи их с различными электронными преобразователями входных сигналов и исполнительными механизмами, у которых в большинстве случаев информация представлена в аналоговой форме в виде различных уровней напряжения и тока. В этом случае для преобразования цифрового сигнала в аналоговый используют так называемый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), а для обратного преобразования – аналого-цифровой преобразователь (АЦП). ЦАП и АЦП выполняют в виде больших интегральных схем. Конструктивно ЦАП состоит из операционного усилителя (рис. 16.4 а), на вход которого с помощью электронных ключей (например, ключи на МОП-транзисторах), управляемых двоичным кодом, подключается матрица резисторов.
Рис. 16.4
|
Коэффициент передачи определяется по отношению 
. По входам 0, 1, 2, 3 коэффициенты передачи будут соответственно
, (16.1)
где 
– 
– числа, принимающие значения 0 или 1 в зависимости от положения соответствующего ключа. Выходное напряжение ЦАП определяется по формуле
. (16.2)
Таким образом, двоичный код на входе ЦАП преобразуется на выходе в уровень напряжения 
.
Недостатками этой схемы ЦАП являются необходимость жестких требований к точности и стабильности сопротивлений матрицы, особенно старших разрядов, а также к качеству опорного напряжения 
источника питания при различных нагрузках. Условное обозначение ЦАП показано на рис. 16.4 б.
Аналого-цифровой преобразователь состоит из цифрового автомата (ЦА) (рис. 16.5), который по сигналу, поступающему на его вход, вырабатывает последовательность соответствующих чисел в двоичном коде. Этот код подается на вход ЦАП, где формируется выходное напряжение 
, определяемое входными числами. Напряжение подается на вход компаратора, где сравнивается с входным напряжением 
Если напряжения 
и равны, то компаратор выдает сигнал, останавливающий работу цифрового автомата, и на его выходе в запоминающих буферных устройствах фиксируется соответствующий двоичный код.
Цифровой автомат представляет собой двоичный регистр (РГ), основное назначение которого – запись и хранение информации в двоичном коде. Основными элементами регистра являются триггеры. Их число определяется числом двоичных разрядов, на которое рассчитан регистр. Регистр суммирует импульсы от тактового генератора (ТГ). В выходном буферном устройстве (БУ) хранятся числа в двоичном коде, поступающие от регистра. Вся схема питается от источника стабилизированного напряжения (ИсН).
|
Рис. 16.5
Импульсы, поступающие от тактового генератора на вход регистра, переводят его разряды в код 1, начиная со старшего разряда. Если старший разряд имеет код 1, ЦАП выдает на выходе соответствующее напряжение, которое сравнивается в компараторе с входным напряжением. Если и больше , то старший регистр получает код 0, в противном случае остается 1. Далее код 1 появляется в следующем разряде и цикл повторяется до младшего разряда регистра. После этого АЦП готов к выдаче кода из регистра.
(тут другая статья про АЦП просто здесь схемы похожи на те, что он нам рисовал.)