October 16 2017 22:55:16
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Дискретные преобразователи аналоговых сигналов
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

В электронной аппаратуре широко применяются экономичные устройства на базе полупроводниковых приборов, работающих в режиме переключения при воздействии импульсных сигналов, которые гарантируют высокую помехоустойчивость при их преобразовании и передаче.

Дискретные (импульсные) устройства оперируют с импульсными последовательнос-тями, параметр которых изменяется (модулируется) в соответствии с аналоговыми информационными сигналами. В качестве информационного параметра последователь-ности импульсов, например, прямоугольной формы может быть амплитуда, длительность, частота следования импульсов. Частотно-временное представление сигналов характери-зуется точностью преобразования и высокой помехоустойчивостью. Последовательности с модуляцией частоты следования (ЧИМ) или ширины (ШИМ) импульсов нашли применение в системах обработки на основе микропроцессоров, обладающих возможностью реализации встроенных функций и имеющих порты приема ЧИМ или ШИМ сигналов.

Дискретные (цифровые) устройства различного назначения на основе микропроцессоров служат основой большинства современных систем обработки информации и управления. В общем случае аналого-цифровая система обработки информации включает аналоговые устройства, цифровой вычислитель (микропроцессорную систему), а также преобразователь аналогового сигнала в числовую последовательность и блок восстановления непрерывного сигнала по его цифровому  представлению (рис.7.1).


Рис.7.1. Структура аналого-цифровой системы

Непрерывно изменяющееся во времени напряжение u(t) с датчика подвергается усилению, масштабированию, фильтрации в аналоговом устройстве предварительной обработки (УПО) и полученный сигнал x(t) преобразуется в цифровую форму Xn с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Преобразованная числовая последовательность Yn с выхода цифрового вычислительного устройства (ЦВУ) с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) превращается в соответствующий аналоговый сигнал y(t), который управляет исполнительным устройством (ИУ). Параметры АЦП и ЦАП (разрядность, быстродействие, число каналов) существенно влияют на характеристики всей системы обработки информационных сигналов.

Аналоговые частотно-зависимые устройства предварительной обработки сигналов (усиления, фильтрации) преимущественно строятся на основе операционных усилителей с резистивно-емкостными цепями обратной связи. Качественные характеристики можно получить при использовании высокоточных резисторов, которые занимают большие площади на кристалле и трудно реализуются в интегральной технологии. Для преобразования сигналов используют цепи с коммутируемыми или переключаемыми конденсаторами (ЦПК), полностью выполненные по МДП технологии. Коммутируемые с помощью быстродействующих ключей конденсаторы имитируют высокоточные резисто-ры. Принцип моделирования процессов в резисторе с помощью цепи на переключаемых конденсаторах (ЦПК) базируется на выражении  среднего тока конденсатора через изменение его заряда и разности потенциалов на зажимах iср = Dq/T = CDj/T, которое можно представить в форме соотношения для резистора iср = u/RC , где RC = T/C.

Совместную работу аналоговых и цифровых устройств обеспечивают самые различные элементы и блоки сопряжения с кнопками управления и клавиатурой, релейными схемами, системами индикации и отображения информации, аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) сигналов.

Простые устройства внешнего ввода сигналов в цифровые устройства реализуются на отдельных логических элементах или с использованием буферных усилителей периферийных устройств. При этом решаются вполне конкретные задачи: исключение дребезга контактов механических переключателей, обеспечение требуемой для управ-ления мощности и скорости переключения. Так, ввод цифровых сигналов с помощью механических ключей (кнопок) осуществляется по простой схеме (рис. 7.2,а).


Рис 7.2. Механический ввод сигналов (а) и схема защиты от “дребезга” контактов (б)

Вход инвертора при замкнутом ключе имеет нулевой потенциал (низкий уровень напряжения), а при разомкнутом ключе он через резистор R1 подключен к источнику напряжения, обеспечивающему единичный уровень входного сигнала. Очевидно, что элементы задающего устройства должны обеспечить стандартные уровни  входных напряжений и токов для конкретной серии логических элементов. Например, при реализации на базе КМОП инвертора, практически не потребляющего ток по входу, сопротивление резистора R1 можно выбрать достаточно большим, что гарантирует в режиме ввода нуля малое потребление тока I 0 = U 0 / R1.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,254,076 уникальных посетителей