|
|
 |
Технологія АЦП
ЗАПРОВАДЖЕННЯ
У цьому курсовому проекті розроблений аналого-цифровий перетворювач (АЦП)
поразрядного кодування, перетворюючий вхідний напруга (0-5 в) о 12-й –
розрядний цифровий код.
Пояснительная записка містить 2 розділу:
У першому його розділі виробляється аналіз методу перетворення розробляють
структура устрою;
Другий розділ включає розробку устрою (функціональна принципова
схеми). Обсяг пояснювальній записки становить аркушів, зокрема 3 їх
докладання.
АНАЛІЗ МЕТОДА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ І ВИБІР СТРУКТУРЫ АЦП.
Аналіз методу перетворення.
Метод поразрядного кодування, у якому вхідні величина (Uвх)
послідовно порівнюється зі сумою еталонів, які мають значення квантів, де і
= n-1,n-2,….2,1,0 (n=12 – число розрядів вихідного коду). Отже два
сусідніх еталона відрізняються вдвічі за значенням. Уравновешивание вхідний
величини починається з еталона має максимальне значення. Залежно від
результату порівняння виходить цифра є в старшому розряді вихідного коду,
зйомок з АЦП. Якщо еталон більше вхідний величини, то старшому розряді коду
ставиться 0 і далі відбувається зрівноважування вхідний величини наступним
еталоном вдвічі меншого значення. Якщо самий перший еталон менше (чи дорівнює)
вхідний величині, то старшому розряді вихідного коду ставиться 1 і далі
виробляється зрівноважування різниці вхідний розміру й першого еталона.
Аналогічні дії виробляються всім використовуваних еталонів. Отже,
по закінченні перетворення вхідні величина буде зрівноважена сумою тих
еталонів, у відповідних розрядах коду стоять 1. Порівняння
вхідний розміру й суми еталонів проводиться за допомогою одного який би порівняв
устрою [8].
З описаного вище алгоритму класичного методу поразрядного кодування
видно, що з цього методу перетворення необхідний набір з 12
еталонних величин мінімальної Uэ1 = q рівної кванту до максимальної Un = 2 ,
мінімальну можна розрахувати за такою формулою:
(1.1)
де Uэ1 – величина напруги молодшого значущого розряду; Uвмах максимальне
вхідний напруга АЦП; n – число розрядів в вихідному коді.
З заданих значень за такою формулою 1.1 розрахуємо Uэ1:
Отже величина молодшого значущого розряду приблизно дорівнює 1mv, що
із заданою точністю відповідає розрахованим значенням.
Отже, величина старшого розряду буде обчислюватися за такою формулою:
Тобто. величина старшого розряду дорівнюватиме 0,001220*2048=2.4985 в.
Перетворювачі напруги в код виконані вигляді замкнутих систем зі
порівнянням аналогових величин мають ланцюг зворотний зв'язок, у якому включений
цифро-аналоговый перетворювач (ЦАП) перетворюючий паралельний код в
постійна напруга, яке порівнюється зі вхідним напругою АЦП.
Вибір структури АЦП.
Проаналізувавши алгоритм перетворення можна вибрати таку структуру
устрою рис.1.2.
Ця структура містить:
пристрій управління (УУ), призначене на формування вихідного коду АЦП;
ЦАП, який буде необхідний перетворення кодів в напруга;
Схему порівняння (СС), необхідну порівняння вхідного напруги АЦП і
напруженості із виходу ЦАП.
Цей АЦП працює у двох режимах:
Режим порівняння вхідного напруги АЦП з еталонним.
Режим зберігання результату перетворення.
У першому режимі роботи з схему приходить сигнал запуску і розпочинається процес
порівняння вхідного напруги АЦП та незначною сумою еталонних напруг формованих при
допомоги УУ не вдома ЦАП.
У другому режимі всередині УУ формується сигнал"конец перетворення”, після чого
АЦП зберігає результат перетворення на вигляді цифрового коду не вдома АЦП.
РОЗРОБКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ І ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМИ АЦП.
2.1 Розробка функціонально схеми АЦП.
Функціональна схема АЦП (Додаток 2) реалізує метод поразрядного
кодування і яка за структурі рис.1.2, складається з генератора тактових
імпульсів (ГТИ), регістру послідовного перетворення (РПК), компаратора,
ЦАП і ЗУ.
Функцію кожного блоку можна описати так:
УУ АЦП реалізовано на (РПК), що забезпечує видачу еталонних кодів і
збереження результатів порівняння із вхідний величиною.
12 розрядний ЦАП, готовий до формування еталонних напруг зі ЗУ на
виході т.к. ЦАПы подібного типу мають токовый вихід.
Компаратор – сравнивающее пристрій, що забезпечує порівняння вхідного
напруги АЦП і напруження із виходу ЦАП. Якщо ж вхідний напруга
більше напруженості із виходу ЦАП не вдома компаратора з'явиться 1.
Роботу АЦП може бути розбитий на два етапу:
У першому етапі на РПК приходить сигнал запуску зі схеми ініціалізації (СІ) і
тактова частота з ГТИ, після чого старшому розряді вихідного коду РПК
встановлюється 1, код з РПК подається на ЦАП, який перетворює їх у
напруга однакову 2,5 в, ця плавна напруга надходить на сравнивающее пристрій
(СУ) і порівнюється зі вхідним напругою ЦАП. Якщо ж вхідний напруга
більше напруженості із виходу ЦАП не вдома компаратора з'явиться 1, яка
надходить на інформаційний вхід D РПК, у слідстві чого станеться збереження
1в старшому розряді коду. У зворотному разі старший розряд РПК запишеться 0.
Далі відбувається зрівноважування вхідний величини наступним еталоном вдвічі
меншого значення. Аналогічні дії виробляються всім використовуваних
еталонів.
З другого краю етапі не вдома Qcc (conversion complete) отримуємо інформацію про
завершенні перетворення, коли у цьому виході з'являється низький логічний
рівень. Відтоді не вдома РПК буде зберігається результат перетворення на
вигляді цифрового коду.
2.2. Розробка принципової схеми АЦП.
Усі цифрові елементи принципової схеми (Додаток 3) виконані на ТТЛ
логіці 155 серії мікросхем, оскільки він має найбільше швидкодію і
порівняно мале енергоспоживання. Перелік елементів представлено
специфікації (Додаток 1).
Робота устрою починається із подачі сигналу запуску на вхід P.S регістру РПК (DD
2), коли нею надходить низький рівень регістр першої хвилини тактового
імпульсу скидається. Для ініціалізації схеми застосована RC ланцюг з цими двома
триггерами Шмідта не вдома, параметри ланцюга розраховуються за такою
формуле[9]:
де t - один такт роботи АЦП дорівнює сумі часів установки всіх елементів
схеми, тобто. tзRG+tзЦАП+tзкомп=28нс+3,5мкс+200нс=3,728мкс;
R1 = 5,1 Клубок.
Звідси С1= t/0,7*R1 = 3,728мкс/07*5,1Ком=1.004мкФ.
Робота схеми необхідний тактовий генератор, він реалізований на логічних
елементах DD1.1, DD1.2, DD1.3, резисторах R2, R3, R4, ємності C2 і кварцовому
резонаторе BQ.
Після ініціалізації і про подачу сигналів з тактового генератора регістр РПК
реалізований на мікросхемі К155ИР17 (DD 2) починає видавати паралельний код
на входи ЦАП (DD 3), вибір якого здійснювався з таких умов:
необхідно преобразовывать12 розрядний код;
вихідний напруга ЦАП змінюється від 0 до 5 вольт.
З названих вище вимог обраний 12 розрядний ЦАП К1108ПА1Б[3,6]. Для
забезпечення видачі еталонного напруги до виходу ЦАП підключений ЗУ К140УД7 [3]
(DA 1)т.к. ЦАП має токовый вихід. Щоб вихідний напруга
змінювалося в заданому діапазоні 0 – 5 в на ЦАП подано опорне напруга.
Опорное напруга ЦАП можна розрахувати за такою формулою [7]:
,
де - максимальне напруга із виходу ЦАП; - число двійкових розрядів вхідного
коду.
Максимальне напруга із виходу ЦАП на повинен перевищувати 5 У, а розрядність
вихідного коду дорівнює 12.
;
.
Також задля забезпечення роботи у заданому режимі до ЗУ підключені резисторы R5,R6 і
конденсатор С3. Електричні параметри ЦАП [6] наведені у таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Електричні параметри ЦАП
Напруга усунення нуля на выходе(0.3…0.6) мВ
Час встановлення вихідного напряжения3,5 мкс
Входное напруга низького уровня0…0.8 У
Входное напруга високого уровня2.4 У
Опір нагрузки2 кОм
Выходное напряжение(0…10) У
Напруга опорного питания(0…15) У
Також у схемою необхідно сравнивающее пристрій, до виконання цієї функції
обраний прецезионный компаратор К554СА3 [3] т.к. необхідно забезпечити порівняння
величини молодшого значущого розряду (1мв).
Після закінчення перетворення не вдома "не С0” регістру РПК (DD 2) з'являється
низький логічний рівень, що свідчить про тому, що не вдома АЦП зберігається код
поданого на АЦП напруги певного із заданої точністю.
2.3. Параметри АЦП.
До параметрами АЦП належить енергоспоживання і частотні характеристики.
Энергопотребление АЦП складається з споживаних потужностей ІМС [3,6]:
=3.5 Вт.
Частотные характеристики визначатимуться елементом час затримки, якого
максимально DA2 (К1108ПА1Б). Максимальна частота коли він пристрій
работоспособно: f = 1/3,5 мкс=285 714 гц 285 кГц.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За виконання курсового проекту було розроблено АЦП поразрядного кодування.
Пристрій може працювати у синхронному режимі з максимальною тактовою частотою
285 КГц, від джерел харчування +15-15в,+5в. Пристрій має щодо
невеличке енергоспоживання та здійснює процес перетворення за 4,471 мкс.
Джерело: http://bukvar.su/informatika/176747-Tehnologiya-ACP.html |
| Категорія: Інформатика і комп`ютерні технології | Додав: Natar (28.01.2014)
|
| Переглядів: 485
| Рейтинг: 0.0/0 |
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі. [ Реєстрація | Вхід ] |
|
|
|
