Ацп цап микросхема – Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение

Лекция 13 ЦАП и АЦП

Лекция 13ЦАП и АЦП

В
лекции рассматриваются принципы
работы аналого-цифровых и цифро-аналоговых
преобразователей, о типах микросхем
ЦАП и АЦП, их алгоритмах работы,
параметрах, типовых схемах включения,
а также о способах реализации на их
основе некоторых часто встречающихся
функций.

Как
уже отмечалось во второй
лекции
, цифро-аналоговые
преобразователи (ЦАП,DAC
«Digital-to-Analog Converter») и аналого-цифровые
преобразователи (АЦП,ADC
«Analog-to-Digital Converter») главным образом
применяются для сопряжения цифровых
устройств и систем с внешними аналоговыми
сигналами, с реальным миром. При этомАЦПпреобразует аналоговые сигналы
во входные цифровые сигналы, поступающие
на цифровые устройства для дальнейшей
обработки или хранения, аЦАПпреобразует выходные цифровые сигналы
цифровых устройств в аналоговые сигналы
(см.рис.
2.12
).

ЦАПиАЦПприменяются 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. ПрименениеЦАПиАЦПпостоянно расширяется по мере
перехода от аналоговых к цифровым
устройствам.

В
качестве ЦАПиАЦПобычно
применяются специализированные
микросхемы, выпускаемые многими
отечественными и зарубежными фирмами.

Сразу
же надо отметить, что для грамотного и
профессионального использования
микросхем ЦАПиАЦПсовершенно
не достаточно знания цифровой схемотехники.
Эти микросхемы относятся к аналого-цифровым,
поэтому они требуют также знания
аналоговой схемотехники, существенно
отличающейся от цифровой. Практическое
применениеЦАПиАЦПтребует
расчета аналоговых цепей, учета
многочисленных погрешностей преобразования
(как статических, так и динамических),
знания характеристик и особенностей
аналоговых микросхем (в первую очередь,
операционных усилителей) и многого
другого, что далеко выходит за рамки
этой книги. Существует обширная
литература, специально посвященная
именно вопросам примененияЦАПиАЦП. Поэтому в данной лекции мы не
будем говорить о специфике выбора и
принципах включения конкретных микросхемЦАПиАЦПмы будем рассматривать
только основные особенности методов
соединенияЦАПиАЦПс цифровыми
узлами. Нас будет в первую очередь
интересовать организация цифровых
узлов, предназначенных для соединения
сЦАПиАЦП.

Применение
ЦАП

В
общем случае микросхему ЦАПможно
представить в виде блока (рис.
13.1
), имеющего несколько цифровых
входов и один аналоговый вход, а также
аналоговый выход.

Рис.
13.1.
Микросхема ЦАП

На
цифровые входы ЦАПподается
n-разрядный кодN,
на аналоговый вход —опорное напряжениеUоп(другое распространенное обозначение
—UREF).
Выходным сигналом является напряжениеUвых(другое обозначение —UO)
или ток Iвых(другое обозначение
—IO).
При этом выходной ток или выходное
напряжение пропорциональны входному
коду и опорному напряжению. Для некоторых
микросхемопорное напряжениедолжно
иметь строго заданный уровень, для
других допускается менять его значение
в широких пределах, в том числе и изменять
его полярность (положительную на
отрицательную и наоборот).ЦАПс
большим диапазоном изменения опорного
напряжения называется умножающимЦАП,
так как его можно легко использовать
для умножения входного кода на любоеопорное напряжение.

Кроме
информационных сигналов, микросхемы
ЦАПтребуют также подключения одного
или двух источников питания и общего
провода. Обычно цифровые входыЦАПобеспечивают совместимость со стандартными
выходами микросхем ТТЛ.

Чаще
всего в случае, если ЦАПимеет токовый
выход, его выходной ток преобразуется
в выходное напряжение с помощью внешнего
операционного усилителя и встроенного
вЦАПрезистора RОС, один из
выводов которого выведен на внешний
вывод микросхемы (рис.
13.2
). Поэтому, если не оговорено
иное, мы будем в дальнейшем считать, что
выходной сигналЦАП— напряжение
UO.

Рис.
13.2.
Преобразование выходного тока
ЦАП в выходное напряжение

Суть
преобразования входного цифрового кода
в выходной аналоговый сигнал довольно
проста. Она состоит в суммировании
нескольких токов (по числу разрядов
входного кода), каждый последующий из
которых вдвое больше предыдущего. Для
получения этих токов используются или
транзисторные источники тока, или
резистивные матрицы, коммутируемые
транзисторными ключами.

В
качестве примера на рис.
13.3
показано 4-разрядное (n = 4)
цифро-аналоговое преобразование на
основе резистивной матрицы R–2R и ключей
(в реальности используются ключи на
основе транзисторов). Правому положению
ключа соответствует единица в данном
разряде входного кода N (разряды D0…D3).
Операционный усилитель может быть как
встроенным (в случаеЦАПс выходом
по напряжению), так и внешним (в случаеЦАПс выходом по току).

Рис.
13.3.
4-разрядное цифро-аналоговое
преобразование

Первым
(левым по рисунку) ключом коммутируется
ток величиной UREF/2R,
вторым ключом — токUREF/4R,
третьим — токUREF/8R,
четвертым — токUREF/16R.
То есть токи, коммутируемые соседними
ключами, различаются вдвое, как и веса
разрядов двоичного кода. Токи, коммутируемые
всеми ключами, суммируются и преобразуются
в выходное напряжение с помощью
операционного усилителя с сопротивлениемRОС=Rв цепи отрицательной обратной связи.

При
правом положении каждого ключа (единица
в соответствующем разряде входного
кода ЦАП) ток, коммутируемый этим
ключом, поступает на суммирование. При
левом положении ключа (нуль в соответствующем
разряде входного кодаЦАП) ток,
коммутируемый этим ключом, на суммирование
не поступает.

Суммарный
ток IOот всех ключей создает на выходе
операционного усилителя напряжениеUO=IO
RОС=IOR.
То есть вклад первого ключа (старшего
разряда кода) в выходное напряжение
составляетUREF/2,
второго —UREF/4,
третьего —UREF/8,
четвертого —UREF/16.
Таким образом, при входном кодеN
= 0000выходное напряжение схемы
будет нулевым, а при входном кодеN
= 1111оно будет равно–15UREF/16.

В
общем случае выходное напряжение ЦАПприRОС
= Rбудет связано со входным кодомNи опорным напряжениемUREFпростой формулой

UВЫХ
= –N • UREF
2-n

где
n — количество разрядов входного кода.
Знак минус получается из-за инверсии
сигнала операционным усилителем. Эту
связь можно проиллюстрировать также
табл.
13.1
.

Таблица
13.1. Преобразование ЦАП в однополярном
режиме

Входной
код N

Выходное
напряжение U
ВЫХ

000…000

0

000…001

-2-n
UREF

100…000

-2-1
UREF

111…111

-(1-2-n)
UREF

Некоторые
микросхемы ЦАПпредусматривают
возможность работы в биполярном режиме,
при котором выходное напряжение
изменяется не от нуля доUREF,
а от–UREFдо+UREF.
При этом выходной сигналЦАПUВЫХумножается на 2 и сдвигается на величину
UREF. Связь между входным кодом N и
выходным напряжениемUВЫХбудет следующей:

UВЫХ=UREF(1–N•21–n)

Это
можно проиллюстрировать табл.
13.2
. Такое биполярное
преобразование при возможности смены
знака опорного напряжения называется
также четырехквадрантным умножением
(То есть и опорное, и выходное напряжения
могут быть в данном случае как
положительными, так и отрицательными).

Таблица
13.2. Преобразование ЦАП в биполярном
режиме

Входной
код N

Выходное
напряжение
UВЫХ

000…000

UREF

011…111

2-n
UREF

100…000

0

111…111

-(1-21-n)
UREF

Микросхемы
ЦАП, имеющиеся на рынке, различаются
количеством разрядов (от 8 до 24),
величиной задержки преобразования
(от единиц наносекунд до единиц
микросекунд), допустимой величиной
опорного напряжения (обычно — единицы
вольт), величинами погрешностей
преобразования и другими параметрами.
Различаются они также технологией
изготовления и особенностями внутренней
структуры, что нередко накладывает
ограничения на их использование.
Поэтому выбирать микросхемуЦАПдля конкретного применения необходимо
с использованием подробной справочной
информации, предоставляемой
фирмами-изготовителями. Мы же будем
говорить только об общих принципах
включенияЦАПв цифровые схемы
без учета их частных особенностей.

Иногда
бывает необходимо уменьшить количество
разрядов ЦАП. Для этого нужно
подать сигналы логического нуля на
нужное число младших разрядовЦАП(но никак не старших разрядов). Нарис.
13.4
показано, как из 10-разрядногоЦАПможно сделать 8-разрядный,
подав нули на два младших разряда.
Увеличение количества разрядовЦАПпредставляет собой гораздо более
сложную задачу, требующую построения
сложных аналоговых схем, поэтому оно
встречается довольно редко. Значительно
проще подобрать микросхему с нужным
или с большим, чем нужно, количеством
разрядов.

Рис.
13.4.
Уменьшение разрядности ЦАП

Рис.
13.5.
Преобразование последовательности
кодов в выходное напряжение

Основное
применение микросхем ЦАПсостоит
в получении аналогового сигнала из
последовательности цифровых кодов
(рис.
13.5
). Как правило, коды подаются
на входыЦАПчерез параллельный
регистр, что позволяет обеспечить
одновременность изменения всех
разрядов входного кодаЦАП. При
неодновременном изменении разрядов
входного кода на выходеЦАПпоявляются большие короткие импульсы
напряжения, уровни которых не
соответствуют ни одному из кодов.

Однако,
даже при одновременном изменении всех
разрядов входного кода ЦАП, уровень
напряжения, соответствующий поданному
коду, устанавливается не сразу, а за
время установленияЦАПtуст,
что связано с неидеальностью внутренних
элементовЦАП. Выходной токЦАП,
как правило, устанавливается значительно
быстрее выходного напряжения, так как
он не зависит от инерционности
операционного усилителя. Понятно, что
условие правильной работыЦАПсостоит в том, чтобы длительность
сохранения входного кода была больше,
чем время установленияЦАПtуст,
иначе выходной сигнал не успеет принять
значение, соответствующее входному
коду.

Если
подавать коды на вход ЦАПредко,
то приведенная нарис.
13.5
схема может использоваться,
например, в управляемом источнике
питания, выходное напряжение которого
задается входным кодом. Правда, при
этом необходимо еще обеспечить большой
выходной ток источника питания,
применив внешний усилитель тока.

Если
же подавать коды на вход ЦАПс
высокой частотой, то можно получить
генератор (он же синтезатор) аналоговых
сигналов произвольной формы. В этом
случае коды, поступающие наЦАП,
называют кодами выборок (то есть
мгновенных значений) генерируемого
аналогового сигнала.

В
простейшем случае в качестве источника
входных кодов ЦАПможно использовать
обычный двоичный счетчик (рис.
13.6
). Выходное напряжениеЦАПбудет нарастать при этом на величину2-nUREFс каждым тактовым импульсом, формируя
пилообразные выходные сигналы
амплитудойUREF.
Длительность каждой ступеньки равна
периоду тактового генератораТ,
а период всего выходного сигнала равен2nТ.
Количество ступенек в периоде выходного
сигнала равно2n.
Если в данной схеме использовать
синхронные счетчики с синхронным
переносом, то входной регистрЦАПне нужен, так как все разряды счетчика
переключаются одновременно. Если же
используются асинхронные счетчики
или синхронные счетчики с асинхронным
переносом, то входной регистрЦАПнеобходим.

Рис.
13.6.
Генератор пилообразного
аналогового сигнала

В
случае, когда нужно формировать
аналоговые сигналы произвольной формы
(синусоидальные, колоколообразные,
шумовые, треугольные, импульсные и
т.д.), в качестве источника кодов,
поступающих на ЦАП, необходимо
использовать память, работающую в
режиме чтения (рис.
13.7
).

Рис.
13.7.
Генерация сигналов произвольной
формы

Если
память постоянная, то набор форм
генерируемых сигналов задается раз
и навсегда. Если же память оперативная,
то строится однонаправленный
информационный буфер с периодическим
режимом работы, что позволит записывать
в память коды для генерации самых
разных сигналов. В обоих случаях
входной регистр ЦАПнеобходим,
информация в него записывается стробом
чтения из памяти.

Как
и в предыдущем случае, выходной сигнал
ЦАПбудет состоять из ступенек,
высота которых кратна 2-nUREF.
Амплитуда выходного сигнала не
превышаетUREF.
Если адреса памяти перебираются
счетчиком, то период выходного
аналогового сигнала равен2mT,
гдеT— период тактового сигнала чтения из
памяти «–Чт.», аm— количество адресных разрядов памяти.

Рис.
13.8.
Вычисление кодов выборок
периодического сигнала

Если
надо вычислить коды выборок для
генерации какого-то периодического
сигнала, то необходимо его период
разделить на 2mчастей и вычислить
соответствующие2mзначений этого сигналаUi.
Затем надо пересчитать значения
сигнала в коды по формулеNi
=2nUi/AгдеA— амплитуда сигнала, и взять ближайшее
целое значение кода. Нулевое значение
сигнала даст при этом нулевой код
000…000, максимальное значение сигнала
(равное амплитуде А) даст максимальный
код 111…111. В результате подачи этих
кодов наЦАПс периодом Т будет
генерироваться аналоговый сигнал
требуемой формы с амплитудой, равнойUREFи с периодомTВЫХ=2mТ.
Пример такого вычисления проиллюстрированрис.
13.8
.

Подробнее
задача проектирования генератора
аналоговых сигналов произвольной
формы будет рассмотрена в следующей
лекции.

Преобразование
цифровых кодов в аналоговый сигнал —
это не единственное применение
микросхем ЦАП. Они могут также
использоваться для управляемой
обработки аналоговых сигналов,
например, для усиления и ослабления
аналоговых сигналов в заданное число
раз. Для этого лучше всего подходят
умножающиеЦАП, которые допускают
изменение уровня опорного напряжения
в широких пределах, в том числе и с
изменением его знака. Таких микросхемЦАПвыпускается сейчас достаточно
много, с различным быстродействием и
с различным количеством разрядов
входного кода.

Самая
простейшая схема — это цифровой
аттенюатор (ослабитель) аналогового
сигнала (рис.
13.9
), применяемый часто для
регулировки амплитуды выходного
сигнала генератора на основеЦАП.

Рис.
13.9.
Аттенюатор аналогового
сигнала на ЦАП

Схема
практически ничем не отличается от
схемы на рис.
13.5
. Но два важных отличия все
же имеются: вместо постоянного опорного
напряжения подается переменный
аналоговый сигнал, аЦАПдолжен
быть обязательно умножающим. Выходной
сигнал связан со входным по простой
формуле

UВЫХ=–UВХ•N2-n

то
есть выходной сигнал пропорционален
входному (с инверсией), а коэффициент
пропорциональности определяется
входным цифровым кодом N. Коэффициент
пропорциональности изменяется в
данном случае от нуля и почти до единицы
с шагом, равным 2-n.

Входной
регистр ЦАПв данном случае также
необходим, поскольку при неодновременном
переключении разрядов входного кода
на выходной сигналЦАПмогут
накладываться короткие импульсы
значительной амплитуды. Требования
к быстродействиюЦАП(к величине
его времени установления) в данном
включении не слишком высоки, так как
амплитуду выходного сигнала обычно
требуется менять нечасто. А частота
входного аналогового сигнала может
быть довольно большой, она никак не
связана с временем установленияЦАП.

Рис.
13.10.
Управляемый усилитель
входного сигнала

Существует
также схема включения ЦАП, которую
можно использовать как управляемый
усилитель аналогового сигнала с
коэффициентом усиления, задаваемым
входным кодом N (рис.
13.10
).

В
этом случае выходной ток ЦАПравен
величинеUВХ/RОС,
а так как в качестве опорного напряжения
используется выходное напряжение, то
получается, что выходное напряжение
связано со входным по формуле

UВЫХ=–UВХ•N2-n/N

То
есть коэффициент пропорциональности
между выходным и входным напряжениями
обратно пропорционален коду N. Код Nможет меняться в этом случае от 1 до
(2n–1), что соответствует
коэффициенту усиления от примерно
единицы до2n.
Например, при 10-разрядномЦАПкоэффициент усиления схемы может
достигать 1024.

Как
и в предыдущем случае, скорость
переключения ЦАПне очень важна,
так как коэффициент усиления обычно
не требуется переключать слишком
часто. На схеме для простоты не показан
входной регистрЦАП, который опять
же необходим, чтобы обеспечить
одновременность переключения всех
разрядов входного кода.

Рис.
13.11.
Последовательное включение
аттенюатора и усилителя

Используя
последовательное включение схем рис.
13.9
ирис.
13.10
, можно обеспечить приведение
к стандартному уровню входного
напряжения, изменяемого в очень широких
пределах (рис.
13.11
). Такая задача часто
встречается в аналого-цифровых
системах. Коэффициент передачи всей
схемы будет равен отношению входных
кодов обоихЦАПN/M и может быть
установлен с высокой точностью как в
диапазоне от 0 до 1 (аттенюатор), так и
в диапазоне от 1 до 2n (усилитель). На
схеме не показаны входные регистры
обоихЦАП, но они также нужны.

Наконец,
последняя схема с применением ЦАП,
которую мы рассмотрим, — это схема
сдвига аналогового сигнала на величину,
задаваемую входным цифровым кодом.
Сдвиг представляет собой, по сути,
сложение аналогового сигнала с
постоянным напряжением. Такая задача
довольно часто встречается в
аналого-цифровых системах.

Рис.
13.12.
Схема управляемого сдвига
аналогового сигнала

Схема
сдвига (рис.
13.12
) включает в себя преобразователь
цифрового кода в выходное напряжение
и аналоговый сумматор на операционном
усилителе. Величина напряжения сдвига
входного сигнала будет равнаUREF•2-nN. Поскольку применяются два инвертирующих
операционных усилителя, инверсии
входного сигнала на выходе в данном
случае не будет. Если нужен как
положительный, так и отрицательный
сдвиг, то необходимо применятьЦАПс биполярным выходным сигналом.

Применение
АЦП

Микросхемы
АЦПвыполняют функцию, прямо
противоположную функцииЦАП, —
преобразуют входной аналоговый сигнал
в последовательность цифровых кодов.
В общем случае микросхемуАЦПможно представить в виде блока, имеющего
один аналоговый вход, один или два
входа для подачи опорного (образцового)
напряжения, а также цифровые выходы
для выдачи кода, соответствующего
текущему значению аналогового сигнала
(рис.
13.13
).

Часто
микросхема АЦПимеет также вход
для подачи тактового сигнала CLK, сигнал
разрешения работы CS и сигнал, говорящий
о готовности выходного цифрового кода
RDY. На микросхему подается одно или
два питающих напряжения и общий провод.
В целом микросхемыАЦПсложнее,
чем микросхемыЦАП, их разнообразие
заметно больше, и поэтому сформулировать
для них общие принципы применения
сложнее.

Рис.
13.13.
Микросхема АЦП

Опорное
напряжение
АЦПзадает диапазон
входного напряжения, в котором
производится преобразование. Оно
может быть постоянным или же допускать
изменение в некоторых пределах. Иногда
предусматривается подача наАЦПдвух опорных напряжений с разными
знаками, тогдаАЦПспособен работать
как с положительными, так и с
отрицательными входными напряжениями.

Выходной
цифровой код N(n-разрядный) однозначно соответствует
уровню входного напряжения. Код может
принимать2nзначений, то естьАЦПможет различать2nуровней входного напряжения. Количество
разрядов выходного кода n представляет
собой важнейшую характеристикуАЦП.
В момент готовности выходного кода
выдается сигнал окончания преобразования
RDY, по которому внешнее устройство
может читать код N.

Управляется
работа АЦПтактовым сигналом CLK,
который задает частоту преобразования,
то есть частоту выдачи выходных кодов.
Предельная тактовая частота — второй
важнейший параметрАЦП. В некоторых
микросхемах имеется встроенный
генератор тактовых сигналов, поэтому
к их выводам подключается кварцевый
генератор или конденсатор, задающий
частоту преобразования. Сигнал CS
разрешает работу микросхемы.

Выпускается
множество самых разнообразных микросхем
АЦП, различающихся скоростью
работы (частота преобразования от
сотен килогерц до сотен мегагерц),
разрядностью (от 6 до 24), допустимыми
диапазонами входного сигнала, величинами
погрешностей, уровнями питающих
напряжений, методами выдачи выходного
кода (параллельный или последовательный),
другими параметрами. Обычно микросхемы
с большим количеством разрядов имеют
невысокое быстродействие, а наиболее
быстродействующие микросхемы имеют
небольшое число разрядов. Область
применения любой микросхемыАЦПво многом определяется использованным
в ней принципом преобразования, поэтому
необходимо знать особенности этих
принципов. Для выбора и использованияАЦПнеобходимо пользоваться
подробными справочными данными от
фирмы-производителя.

Рис.
13.14.
Компаратор напряжения

В
качестве базового элемента любого
АЦПиспользуется компаратор
напряжения (рис.
13.14
), который сравнивает два
входных аналоговых напряжения и, в
зависимости от результата сравнения,
выдает выходной цифровой сигнал —
нуль или единицу. Компаратор работает
с большим диапазоном входных напряжений
и имеет высокое быстродействие
(задержка порядка единиц наносекунд).

Рис.
13.15.
АЦП последовательного типа

Существует
два основных принципа построения АЦП:
последовательный и параллельный.

В
последовательном АЦПвходное
напряжение последовательно сравнивается
одним единственным компаратором с
несколькими эталонными уровнями
напряжения, и в зависимости от
результатов этого сравнения формируется
выходной код. Наибольшее распространение
получилиАЦПна основе так
называемого регистра последовательных
приближений (рис.
13.15
).

Входное
напряжение подается на вход компаратора,
на другой вход которого подается
эталонное напряжение, ступенчато
изменяющееся во времени. Выходной
сигнал компаратора подается на вход
регистра последовательных приближений,
тактируемого внешним тактовым сигналом.
Выходной код регистра последовательных
приближений поступает на ЦАП,
которое из опорного напряжения
формирует меняющееся эталонное
напряжение.

Регистр
последовательных приближений работает
так, что в зависимости от результата
предыдущего сравнения выбирается
следующий уровень эталонного напряжения
по следующему алгоритму:

  • В
    первом такте входной сигнал сравнивается
    с половиной опорного напряжения.

  • Если
    входной сигнал меньше половины
    опорного напряжения, то на следующем
    такте он сравнивается с четвертью
    опорного напряжения (то есть половина
    опорного напряжения уменьшается на
    четверть). Одновременно в регистр
    последовательных приближений
    записывается старший разряд выходного
    кода, равный нулю.

  • Если
    же входной сигнал больше половины
    опорного напряжения, то на втором
    такте он сравнивается с 3/4 опорного
    напряжения (то есть половина
    увеличивается на четверть). Одновременно
    в регистр последовательных приближений
    записывается старший разряд выходного
    кода, равный единице.

  • Затем
    эта последовательность сравнений
    повторяется нужное число раз с
    уменьшением на каждом такте вдвое
    ступени изменения эталонного напряжения
    (на третьем такте — 1/8 опорного
    напряжения, на четвертом — 1/16 и т.д.).
    В результате опорное
    напряжение

    в каждом такте приближается к входному
    напряжению. Всего преобразование
    занимает n тактов. В последнем такте
    вычисляется младший разряд.

Понятно,
что процесс этот довольно медленный,
требует нескольких тактов, причем в
течение каждого такта должны успеть
сработать компаратор, регистр
последовательных приближений и ЦАПс выходом по напряжению. Поэтому
последовательныеАЦПдовольно
медленные, имеют сравнительно большое
время преобразования и малую частоту
преобразования.

Второй
тип АЦПАЦПпараллельного
типа — работает по более простому
принципу. Все разряды выходного кода
вычисляются в них одновременно
(параллельно), поэтому они гораздо
быстрее, чем последовательныеАЦП.
Правда, они требуют применения большого
количества компараторов(2n–1),
что вызывает чисто технологические
трудности при большом количестве
разрядов (например, при 12-разрядномАЦПтребуется 4095 компараторов).

studfiles.net

3_ЦАП_АЦП

ЦСУА
3.1

Л
Е К Ц И Я 3

Цифро-аналоговый
и аналогово-цифровой преобразователи.

Общепринятая
аббревиатура ЦАП и АЦП. В англоязычной
литературе применяются термины DAC и
ADC.

Цифро-аналоговые
преобразователи
служат для
преобразования информации из цифровой
формы в аналоговый сигнал. ЦАП широко
применяется в различных устройствах
автоматики для связи цифровых ЭВМ с
аналоговыми элементами и системами.

ЦАП
в основном строятся по двум принципам:

  • взвешивающие
    — с суммированием взвешенных токов или
    напряжений, когда каждый разряд входного
    слова вносит соответствующий своему
    двоичному весу вклад в общую величину
    получаемого аналогового сигнала; такие
    ЦАП называют также параллельными или
    многоразрядными (multibit).

  • Sigma-Delta,
    по принципу действия обратные АЦП
    (принцип работы сложен, здесь обсуждаться
    не будет).

Принцип
работы взвешивающего ЦАП
состоит
в суммировании аналоговых сигналов,
пропорциональных весам разрядов входного
цифрового кода, с коэффициентами, равными
нулю или единице в зависимости от
значения соответствующего разряда
кода.

ЦАП
преобразует цифровой двоичный код
Q4Q3Q2Q1 в аналоговую
величину, обычно напряжение Uвых..
Каждый разряд двоичного кода имеет
определенный вес i-го разряда вдвое
больше, чем вес (i-1)-го. Работу ЦАП можно
описать следующей формулой:

Uвых=e*(Q1
1+Q
2*2+Q3*4+Q4*8+…),

где
e — напряжение, соответствующее весу
младшего разряда, Qi — значение i
-го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например,
числу 1001 соответствует

Uвых=е*(1*1+0*2+0*4+1*8)=9*e.

ЦСУА
3.2

Упрощенная
схема реализации ЦАП представлена на
рис1. В схеме i – й ключ замкнут при Qi=1,
при Qi=0 – разомкнут. Резисторы
подобраны таким образом, что R>>Rн.

Принцип
работы АЦП
состоит в измерении
уровня входного сигнала и выдаче
результата в цифровой форме. В результате
работы АЦП непрерывный аналоговый
сигнал превращается в импульсный, с
одновременным измерением амплитуды
каждого импульса. ВнутреннийЦАПпреобразует цифровое значение амплитуды
в импульсы напряжения или тока нужной
величины, которые расположенный за ним
интегратор (аналоговый фильтр) превращает
в непрерывный аналоговый сигнал. Для
правильной работы АЦП входной сигнал
не должен изменяться в течение времени
преобразования, для чего на его входе
обычно помещается схема выборки-хранения,
фиксирующая мгновенный уровень сигнала
и сохраняющая его в течение всего времени
преобразования. На выходе АЦП также
может устанавливаться подобная схема,
подавляющая влияние переходных процессов
внутри АЦП на параметры выходного
сигнала

В
основном применяется три типа АЦП:

  • параллельные
    — входной сигнал одновременно
    сравнивается с эталонными уровнями
    набором схем сравнения (компараторов),
    которые формируют на выходе двоичное
    значение.

  • последовательного
    приближения
    – в котором при
    помощи вспомогательного ЦАП генерируется
    эталонный сигнал, сравниваемый с
    входным. Эталонный сигнал последовательно
    изменяется по принципу половинного
    деления. Это позволяет завершить
    преобразование за количество тактов,
    равное разрядности преобразователя,
    независимо от величины входного сигнала.

  • с
    измерением временных интервалов
    — используются различные принципы
    преобразования уровней в пропорциональные
    временные интервалы, длительность
    которых измеряется при помощи тактового
    генератора высокой частоты. Иногда
    называются также считающими АЦП.

Краткое
описание принципа работы параллельных
АЦП.

Преобразователи
этого типа осуществляют одновременно
квантование сигнала с помощью набора
компараторов, включенных параллельно
источнику сигнала (см. рис.). Пороговые
уровни компараторов установлены с
помощью резистивного делителя в
соответствии с используемой шкалой
квантования. В таком АЦП количество
компараторов равно 2N—1,
где N — разрядность цифрового кода (для
восьмиразрядного — 255). При подаче на
такой набор компараторов исходного
сигнала на выходах последних будет
иметь место проквантованный сигнал,
представленный в унитарном коде. Для
преобразования этого кода в двоичной
используются логические схемы, называемые
обычно кодирующей логикой. Такая
чрезвычайно простая структура параллельных
АЦП делает их самыми быстрыми из известных
преобразователей и позволяет достигать
частот преобразования 100…200 МГц. Однако
их объем приблизительно удваивается с
каждым новым разрядом, что в общем
ограничивает их число. Обычно оно не
превышает 6… 8. В этом типе кодирующей
логики используется непосредственный
переход от унитарного кода, имеющего
место на выходе компараторов, к двоичному.

Структурная
схема 3-разрядного параллельного АЦП

Пример:
Максимальное входное напряжение 10В
должно соответствовать коду «5» на
выходе АЦП. Тогда требуемое значение
опорного напряжения может быть найдено
из соотношения:

,
откуда

Краткое
описание принципа работы последовательных
АЦП.

Преобразователь
этого типа является наиболее
распространенным вариантом последовательных
АЦП с двоично-взвешенными приближениями
(см. рис.). В основе работы этого класса
преобразователей лежит принцип
последовательного сравнения измеряемой
величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т.д. от возможного
максимального значения ее
. Это
позволяет для m-разрядного АЦП выполнить
весь процесс преобразования за m
последовательных шагов приближения
(итераций) и позволяет получить с помощью
таких АЦП в зависимости от числа
используемых разрядов до 105-106преобразований в секунду. В то же время
статическая погрешность этого типа
преобразователей, определяемая в
основном используемым в нем ЦАП, может
быть очень малой, что позволяет реализовать
разрешающую способность до 16 двоичных
разрядов.

Сигнал
готовности данных

Структурная
схема АЦП последовательных приближений:
1
— ЦАП; 2 — источник опорного напряжения;
3 — генератор тактовых импульсов; 4 —
программное устройство управления и
счетчик.

ЦСУА
3.4

Этот
преобразователь состоит из компаратора,
счетчика и ЦАП. На один вход компаратора
поступает входной сигнал, а на другой
— сигнал обратной связи с ЦАП. Работа
преобразователя начинается с прихода
импульса запуска, который включает
накопительный счетчик. Выходной код
последнего подается на ЦАП, осуществляющий
его преобразование в напряжение обратной
связи. Процесс преобразования продолжается
до тех пор, пока напряжение обратной
связи сравняется с входными напряжениями
и сработает компаратор, который своим
выходным сигналом прекратит поступление
счетных импульсов на счетчик и осуществит
считывание с него выходного кода,
представляющего цифровой эквивалент
входного напряжения в момент окончания
преобразования

Вопросы
программирования АЦП и ЦАП

Микропроцессорный
тренажер, изучаемый в данном курсе и
используемый при проведении лабораторных
работ, снабжен многофункциональной
платой 5710 производства американской
фирмы OctagonSystems.

Состав
платы 5710.

Плата
5710 содержит два канала аналогового
вывода (два 12-ти разрядных АЦП DAC813
производства фирмыBurr-Brown),
16 однопроводных или 8 дифференциальных
каналов аналогового ввода, обеспечиваемые
одной 12-ти разрядной микросхемой АЦП
последовательного типаAD574
фирмыAnalogDevices,
и коммутатором аналоговых сигналов.
Кроме того, плата снабжена микросхемой
таймера – счетчикаIntel82C54, и микросхемой
программируемого параллельного
интерфейса 82С55. Одна такая плата
оборудована всем необходимым для
построения современной цифровой системы
управления, например, электроприводом
прокатного стана.

Сначала
рассмотрим программирование ЦАП.
.

Последовательность
действий должна быть следующей.

  1. Масштабирование
    и преобразование данных
    .
    Данные должны быть отмасштабированы
    таким образом, чтобы выводимое на ЦАП
    число не превышало его разрядность. В
    нашем случае разрядность ЦАП – 12. То
    есть, диапазоном засылаемых в ЦАП чисел
    является 0-4095.

Для
диапазона

выводимых ЦАП значений аналогового
сигнала 5В,
таблица соответствия входных и выходных
значений имеет вид:

дискретный
код

0

2047

4095

аналоговый
сигнал

-5В

+5В

Для
того, чтобы сформировать на выходе ЦАП
напряжение V,
лежащее в диапазоне 5В,
необходимо воспользоваться следующей
формулой:

,
и округлить получаемое число до ближайшего
целого.

Пример.
Для получения на выходе ЦАП напряжения
V=—2.75
В, необходимо на ЦАП выдать код

.

Для
диапазона

выводимых ЦАП значений аналогового
сигнала 0, +10В, таблица соответствия
входных и выходных значений имеет вид:

дискретный
код

0

2047

4095

аналоговый
сигнал

+5В

+10В

Для
того, чтобы сформировать на выходе ЦАП
напряжение V,
лежащее в диапазоне 0, +10В, необходимо
воспользоваться следующей формулой:

ЦСУА
3.5

,
и округлить получаемое число до ближайшего
целого.

Пример.
Для получения на выходе ЦАП напряжения
V=-+2.75
В, необходимо на ЦАП выдать код

  1. Разделение
    данных на младший значащий байт (
    LSB
    least significant bit)и старший значащий полубайт
    (
    MSB)
    [most significant bit].

Дело
в том, что хотя разрядность ЦАПа – 12, но
за один раз записать в регистры ЦАПа
двенадцатиразрядное число нельзя,
потому что разрядность шины данных у
модуля 5710 – 8.

Делается
это так. Необходимо подготовленный Code
разделить без остатка на 256 (девятиразрядное
число). Это и будет MSB.
Затем необходимо найти остаток от
деления Code на 256 – это и будет LSB.

Пример.
Для рассмотренного выше 1 случая
Code=922.
Это число при делении без остатка на
256 дает 3. Остаток от деления составит
.

Таким
образом, получаем MSB=3,
LSB=154.

Пример.
Для рассмотренного выше 2 случая
Code=1126.
Это число при делении без остатка на
256 дает 4. Остаток от деления составит
1126-4*256=102.

Таким
образом, получаем MSB=4,
LSB=102.

  1. Вывод
    подготовленных таким образом старшего
    и младшего полубайта в соответствующие
    регистры.

Таблица
адресов регистров микросхем ЦАП:

LSB

MSB

DAC0

BASE+0x0C

BASE+0x0D

DAC1

BASE+0x0E

BASE+0x0F

Где
BASE=0x110
— базовый адрес платы 5710.

Программирование
АЦП

Алгоритм
действий при программировании АЦП
такова.

  1. Выбор
    номера канала.

    Поскольку плата 5710 снабжена мультиплексором
    аналоговых сигналов, осуществляющем
    подключение только одного из сигналов
    на вход АЦП, то необходимо в регистр
    мультиплексора выдать номер канала.
    Нумерация каналов ведется от 0 до 15 в
    случае однопроводной схемы включения,
    а в случае дифференциального подключения,
    в качестве номеров каналов берутся
    нечетные числа от 1 до 15 (1, 3, 5, — 15). При
    однопроводном включении можно
    использовать все 16 каналов, при
    дифференциальном – только 8.

Адресом
регистра выбора номера канала в плате
5710 является BASE+0x09.

  1. Желательно
    осуществить небольшую выдержку времени

    (порядка нескольких микросекунд) для
    того, чтобы закончились переходные
    процессы в мультиплексоре, возникающие
    в момент переключения канала. Данная
    операция повышает точность измерения,
    поскольку переходные процессы
    мультиплексора могут вносить
    высокочастотные помехи в измеряемый
    сигнал.

  2. Выдать
    команду начала преобразования.

    Делается это занесением в регистр по
    базовому адресу платы 5710 любого числа
    (обычно 0).

  3. Ждать
    сигнала готовности данных.

    По окончании процесса преобразования
    АЦП выставляет бит готовности данных.
    Это нулевой бит по базовому адресу
    платы. Данные готовы для считывания
    программой, если этот бит установлен
    в единицу.

ЦСУА
3.6

Чтение
и компоновка данных.
Как и в случае с
ЦАП, мы не сможем за одно обращение
считать двенадцатиразрядный код. Чтение
данных производится поочередно за две
операции. Сначала по адресуBASE+0x02
считываются данные с 4 по 11-й бит (старший
байт, илиMSB). Затем по
адресуBASE+0x03
считываются данные с 0 по 3-й бит (младший
полубайт, илиLSB). При этом
физически биты с 0 по 3-й физически
расположены с 4 по 7 в считываемом слове,
см. таблицу.

Таким
образом, данные размещаются по двум
независимым адресам и должны быть
программным путем скомбинированы для
достижения 12-ти разрядного результата.

Другими
словами, биты MSB
c
0 по 7-й должны стать битами с 4-го по 11-й
в результирующем 12-ти разрядном числе.
А биты LSB
c
4-го по 7-й должны стать битами с 0-го по
3-й. Делать это можно операциями
циклического сдвига вправо и влево.

Пример
на языке С: Code=((MSB<<4)+(LSB>>4)).

  1. Преобразование
    данных из кода в инженерные единицы
    (вольты).

Считанный
код представляет собой 12-ти разрядное
число в диапазоне от 0 до 4095. Таблица
соответствия дискретных кодов аналоговым
значениям приведена выше.

Для
получения значения в вольтах можно
пользоваться формулой, обратной
вышеприведенной для ЦАП:

.

Для
случая Code=922
получим:
.

.

Для
случая Code=1126
получим:
.

studfiles.net

Микросхемы АЦП и ЦАП: справочник | Группа авторов

Группа авторов

Книга продолжает серию справочников «Интегральные микросхемы » и является своего рода энциклопедией по микросхемам для аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Во вводной части справочника изложены принципы работы цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП и АЦП), систем сбора данных, преобразователей напряжение — частота (ПНЧ) и устройств выборки и хранения информации (УВХ). Здесь же дается классификация современных ИС АЦП, ЦАП, ПНЧ и УВХ, приводятся основные параметры микросхем и рассматриваются особенности их применения. Основное внимание в книге уделено современным микросхемам АЦП и ЦАП. Рассматривается продукция 35 фирм-производителей: Advanced Linear Devices, АКМ Semiconductor, Analog Devices, Analog Microelectronics, Analogic, Atmel, С&D Technologies (бывшая Datel), Cirrus Logic, Exar, Fairchild Semiconductor, Fujitsu Microelectrinics, Intersil, Linear Technology, Maxim, Maxwell Technologies, Micro Analog Systems, Micro Networks, Microchip, National Semiconductors, NEC Electronics, Philips Semiconductors, Renesas Technology, Semtech, Sony Semiconductor, STMicroelectronics, Техаs Components, Техаs Instruments, Thaler, Wolfson Microelectronics, «Альфа «, «Ангстрем «, «Микрон «, «Пульсар «, «РТК Импекс «, «Сапфир «. Для каждой фирмы в табличной форме приводится полный список выпускаемых в настоящее время АЦП, ЦАП, УВХ, ПНЧ и систем сбора данных с указанием основных параметров. Кроме того, часть приборов рассматривается более подробно. На прилагаемом компакт-диске содержатся pdf-файлы оригиналов спецификаций (data sheets) на все микросхемы, указанные в сводных таблицах этой части справочника. В справочник вошли практически все отечественные микросхемы, а также их зарубежные аналоги или прототипы. По сравнению с первым выпуском справочника ( «Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа «, 1996), в настоящем издании значительно расширен раздел АЦП, а также представлены ЦАП, УВХ и ПНЧ. В книге приведены сводные таблицы микросхем по данным разделам, а на прилагаемом компакт-диске — полные описания этих микросхем: основное назначение, список типономиналов, цоколевка, структурная схема, основные электрические параметры. Книга предназначена для специалистов в области проектирования, эксплуатации и ремонта изделий электронной техники, а также широкого круга радиолюбителей и студентов технических вузов. CD пока не выложил. Будет спрос, будет и предложение.

Год:
2005

Язык:
russian

Страниц:
403

ISBN 10:
5-94120-091-9

Series:
Интегральные микросхемы

File Type:
djvu

ru.b-ok.org

11.41 АЦП и ЦАП — Прикладная электроника

            

Применение ЦАП и АЦП

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. В качестве ЦАП и АЦП обычно применяются специализированные микросхемы, выпускаемые
многими отечественными и зарубежными фирмами.

Эти микросхемы относятся к аналого-цифровым, поэтому они требуют также знания аналоговой схемотехники, существенно отличающейся от цифровой. Практическое применение ЦАП и АЦП требует расчета
аналоговых цепей, учета многочисленных погрешностей преобразования (как статических, так и динамических), знания характеристик и особенностей аналоговых микросхем (в первую очередь,
операционных усилителей) и многого другого, что далеко выходит за рамки этой книги. Существует обширная литература, специально посвященная именно вопросам применения ЦАП и АЦП.

 

Применение ЦАП

В общем случае микросхему ЦАП можно представить в виде блока (рис. 1), имеющего несколько цифровых входов и один аналоговый вход, а также аналоговый выход.

 

 

Рис. 1.  Микросхема ЦАП

 

На цифровые входы ЦАП подается n-разрядный код N, на аналоговый вход — опорное напряжение Uоп (другое распространенное обозначение — UREF). Выходным сигналом является напряжение
Uвых (другое обозначение — UO) или ток Iвых (другое обозначение — IO). При этом выходной ток или выходное напряжение пропорциональны входному коду и опорному напряжению. Для
некоторых микросхем опорное напряжение должно иметь строго заданный уровень, для других допускается менять его значение в широких пределах, в том числе и изменять его полярность
(положительную на отрицательную и наоборот). ЦАП с большим диапазоном изменения опорного напряжения называется умножающим ЦАП, так как его можно легко использовать для умножения входного кода
на любое опорное напряжение.

Кроме информационных сигналов, микросхемы ЦАП требуют также подключения одного или двух источников питания и общего провода. Обычно цифровые входы ЦАП обеспечивают совместимость со
стандартными выходами микросхем ТТЛ.

Чаще всего в случае, если ЦАП имеет токовый выход, его выходной ток преобразуется в выходное напряжение с помощью внешнего операционного усилителя и встроенного в ЦАП резистора RОС, один из
выводов которого выведен на внешний вывод микросхемы (рис. 2). Поэтому, если не оговорено иное, мы будем в дальнейшем считать, что выходной сигнал ЦАП — напряжение UO.

 о, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование
осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового
преобразователя, DAC).

 

 

 

 АЦП — электронное устройство,
преобразующее напряжение в
двоичный цифровой код. 

 

Разрешение АЦП — минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП — связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта
шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП.

Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в битах, в троичных АЦП измеряется в тритах. Например,
двоичный 8-ми разрядный АЦП, способен выдать 256 дискретных значений (0…255), поскольку , троичный 8-ми разрядный АЦП, способен выдать 6561 дискретное значение, поскольку .

Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений. Например:

  • Пример 1
    • Диапазон входных значений = от 0 до 10 вольт
    • Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 212 = 4096 уровней квантования
    • Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0)/4096 = 0,00244 вольт = 2,44 мВ
    • Разрядность троичного АЦП 12 трит: 312 = 531 441 уровней квантования
    • Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-0)/531441 = 0,0188 мВ = 18,8 мкВ
  • Пример 2
    • Диапазон входных значений = от −10 до +10 вольт
    • Разрядность двоичного АЦП 14 бит: 214 = 16384 уровней квантования
    • Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-(-10))/16384 = 20/16384 = 0,00122 вольт = 1,22 мВ
    • Разрядность троичного АЦП 14 трит: 314 = 4 782 969 уровней квантования
    • Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-(-10))/4782969 = 0,00418 мВ = 4,18 мкВ

На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При
большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается
эффективной разрядностью (effective number of bits, ENOB), которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумлённого сигнала младшие разряды выходного кода практически
бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности (6 дБ соответствует двукратному
изменению уровня сигнала).

 

По способу применяемых алгоритмов АЦП делят на:

  • Последовательные прямого перебора
  • Последовательного приближения
  • Последовательные с сигма-дельта-модуляцией
  • Параллельные одноступенчатые
  • Параллельные двух- и более ступенчатые (конвейерные)

Передаточная характеристика АЦП — зависимость числового эквивалента выходного двоичного кода от величины входного аналогового сигнала. Говорят о линейных и нелинейных АЦП. Такое деление
условное. Обе передаточные характеристики — ступенчатые. Но для «линейных» АЦП всегда возможно провести такую прямую линию, чтобы все точки передаточной характеристики, соответствующие
входным значениям delta*2^k (где delta — шаг дискретизации, k лежит в диапазоне 0..N, где N — разрядность АЦП) были от неё равноудалены.

Точность 

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования и (считая, что АЦП должен быть линейным)
нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Кроме того, существуют так называемыеапертурные ошибки которые являются следствием джиттера (англ. jitter) тактового
генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом (а не одного отсчёта).

Эти ошибки измеряются в единицах, называемых МЗР — младший
значащий разряд. В приведённом выше примере 8-битного двоичного АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/256 от полного диапазона сигнала, то есть 0,4 %, в 5-тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР
составляет 1/243 от полного диапазона сигнала, то есть 0,412 %, в 8-тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/6561, то есть 0,015 %.

 

pricl-electr.jimdo.com

АЦП-ЦАП — Книги — Радиолюбительская библиотека


В категории материалов: 12
Показано материалов: 1-12

Название: Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование электронной аппаратуры на интегральных микросхемах

Автор: Бахтиаров Г. Д., Малинин В. В., Школин В. П.

Год издания: 1980

Страниц: 280

Формат: djvu

Размер: 5,36 MB

Описание: Рассмотрены особенности проектирования апалого-цпфровых преобразователей (АЦП) на интегральных микросхемах, приведена методика расчета их точностных характеристик и быстродействия. Изложены принципы построения и состояние элементной базы современных АЦП: цифро-аналоговых преобразователей, источников опорных напряжений, аналоговых ключей, коммутаторов, компараторов, устройств выборки и запоминания. Значительное внимание уделено оценке динамических, погрешностей и методам их уменьшения. Обобщены данные по полностью интегральным АЦП, а также по принципам построения преобразователей с использованием микропроцессоров.

     Книга «Аналого-цифровые преобразователи. Проектирование электронной аппаратуры на интегральных микросхемах» предназначена для широкого круга специалистов, занятых проектированием, производством и применением аналого-цифровых преобразователей на ИС в различных системах цифровой обработки информации.

Название: Аналогово-цифровые преобразователи перемещений

Автор: Косинский А.В., Матвевсикий В.Р., Холопов А.А.

Год издания: 1991

Страниц: 224

Формат: pdf

Размер: 9,84 MB

Описание: В книге «Аналогово-цифровые преобразователи перемещений» рассмотрены вопросы теории и принципы построения аналогово-цифровых преобразователей перемещений, осуществляюих автоматическое преобразование линейных и угловых перемещений в цифровой код для ввода в цифровую ФВМ или для использования в цифровых системах и устройствах управлния движением объектами.

     Приведены структурные и функцианальные схемы АЦП на основе трансформаторных и оптоэлектронных преобразователях перемещений, а также методы повышения их точности.

Название: Технология аналого-цифровых преобразователей

Автор: Глинкин Е.И., Глинкин М.Е.

Год издания: 2008

Страниц: 78

Формат: pdf

Размер: 0,90 MB

Описание: Проведён информационный анализ аналого-, время-, дискретноимпульсных полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС, СИС и БИС) для систематизации линейных аналого-цифровых преобразований и методов их анализа и синтеза в информационную технологию проектирования адаптивной архитектуры интерфейсов ввода-вывода микропроцессорных средств с коммуникабельным математическим обеспечением и эффективными метрологическими средствами, согласованными с оптимальными аппаратными средствами и программным обеспечением.

     Предназначена для аспирантов и магистрантов, научных работников и инженеров-исследователей, занимающихся вопросами автоматизации биомедицинской техники и аналитического контроля, электрооборудования и технологических процессов.

Название: Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник

Автор: Никамин В.А.

Год издания: 2003

Страниц: 224

Формат: djvu

Размер: 3,13 MB

Описание: Изложены теория и принципы построения различных типов АЦП и ЦАП. Рассмотрены погрешности и основные характеристики преобразователей, определяющие сферу их применения. Особое внимание уделено сигма-дельта модуляции и получившим в последние годы широкое распространение преобразователям на ее основе.

     Приведены технические характеристики интегральных АЦП и ЦАП последнего поколения.

     Для специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией устройств, включают в себя Аналого-цифровые и цифро-аналоговые — преобразователи.

Название: Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение

Автор: Федорков Б. Г., Телец В. А.

Год издания: 1990

Страниц: 320

Формат: djvu

Размер: 3,31 MB

Описание: В книге «Микросхемы ЦАП и АЦП» приведены электрические параметры и эксплуатационные характеристики отечественных микроэлектронных цифро-ана­логовых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП и АЦП). Подробно рассмотрены особенности развития и применения больших и сверхбольших микросхем ЦАП, АЦП и систем об­работки информации. Уделено внимание методам измерения и контроля параметров преобразователей. Указаны области их применения.

     Для инженерно-технических работников в области разра­ботки и эксплуатации РЭА

Название: Микросхемы памяти ЦАП и АЦП

Автор: О.Н. Лебедев, А-Й.К. Марцинкявичюс, Э.-А.К. Бащанскис и др.

Год издания: 1996

Страниц: 384

Формат: djvu

Размер: 10,30 MB

Описание: В первой части данного издания рассмотрены устройство, режим ра­боты, функциональные возможности и электрические характеристики микросхем оперативных и постоянных запоминающих устройств. При­ведены рекомендации по выбору микросхем памяти для практических разработок, по реализации режимов управления микросхемами всех ви­дов при записи, хранении и считывании информации. Даны разверну­тые примеры применения микросхем памяти в устройствах различного назначений.

     Во второй части рассматриваются особенности схем построения, па­раметры и электрические характеристики быстродействующих интеграль­ных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. Описаны методы и принципы построения измерителей статических и динамичес­ких параметров преобразователей. Приведены конкретные типы изме­рительной аппаратуры, предназначенной для контроля и измерения их параметров.

Название: Справочник по цифроаналоговым и аналогоцифровым преобразователям

Автор: Гнатек Ю. Р.

Год: 1982

Страниц: 552

Формат: djvu

Размер: 7,57 MB

Описание: Показаны основные принципы реализации цифроаналоговых, аналого-цифровых преобразователей, устройств выборки и хранения и мультиплексоров в интегральном исполнении. Даны сведения об источниках погрешностей и о различных применениях рассматриваемых устройств.
     Для инженеров, занимающихся разработкой и эксплуатацией аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей.

Название: Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.

Автор: Федорков Б. Г., Телец В. А.

Год: 1990

Страниц: 320

Формат: djvu

Размер: 3,31 MB

Описание: Приведены электрические параметры и эксплуатационные характеристики отечественных микроэлектронных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП и АЦП). Подробно рассмотрены особенности развития и применения больших и сверхбольших микросхем ЦАП, АЦП и систем обработки информации. Уделено внимание методам измерения и контроля параметров преобразователей. Указаны области их применения.
     Для инженерно-технических работников в области разработки и эксплуатации РЭА.

Название: Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1

Издательство: Додека

Год: 1996

Страниц: 384

Формат: pdf

Размер: 18,12 MB

Описание: Этот том является продолжением серии справочников “Интегральные микросхемы” и первым выпуском, посвященным микросхемам дляаналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Приводятся подробные технические сведения о приборах, выпускаемых вСНГ и их зарубежных аналогах, микросхемах выпускаемых ведущими фирмами мира, торговые марки и адреса изготовителей и торгующихорганизаций.
     Для специалистов в области проектирования, эксплуатации и ремонта средств мультимедиа, радиоэлектроники, метрологии и измерительной техники, а также широкого круга радиолюбителей и студентов технических вузов.

Название: Быстодействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП

Автор: А.-Й. К. Марцинкявичюс, Э.-А. К/ Багданскис, Р. Л. Пошюнас

Год: 1988

Страниц: 224

Формат: djvu

Размер: 2,03 MB

Описание: Рассмотрены особенности схем построения, параметры и электрические характеристики быстродействующих интегральных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, обладающих скоростью преобразования сигналов от 107 до 109 бит в секунду Описаны методы и принципы построения измерителей статических и динамических параметров преобразователей, приведены конкретные типы измерительной аппаратуры, предназначенной для контроля и измерения их параметров.
     Для инженерно-течнических работников, специализирующихся в области разработки и применения цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, а также аппаратуры для измерения и контроля их электрических параметров

Название: Библиотека электронных компонентов. Выпуск 17. Аналоговые и цифро-аналоговые микросхемы фирмы «Mitsubishi Electric»

Год: 2000

Страниц: 48

Формат: djvu

Размер: 1,37 MB

Описание: Издание посвящено аналоговым и цифро-аналоговым микросхемам фирмы «Mitsubishi Electric». Номенклатуре этого класса изделий включает квк стандартные линейные схемы типа операционных усилителей, компараторов, микросхем для линейных и импульсных источников питания, супервизоров напряжения и т.д., так и специализированные микросхемы, предназначенные для применения в аудио- и видеотехнике, цифровом телевидении, системах связи и контроллерах персональных компьютеров.
     Для специалистов в области радиоэлектроники и широкого круга радиолюбителей.

Название: Аналого-цифровое преобразование

Автор: Под ред. Уолта Кестера

Год: 2007

Страниц: 1016

Формат: djvu

Размер: 26,89 MB

Описание: Книга написана для инженеров — конструкторов, которые используют преобразователи данных и связанные с ними вспомогательные схемы. Поэтому в тексте встречаются много практических советов. Большая часть материала была взята — с необходимыми обновлениями — из предыдущих популярных выпусков книг для семинаров Analog Devices. Много разделов подверглись переработке для того, чтобы материал был изложен более точно и ясно. Различные технические специалисты Analog Devices внесли свой вклад в книгу и их имена упоминаются в начале каждой большой секции.

rbook.ucoz.ru

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Применение ЦАП и АЦП

Аннотация: В лекции рассматриваются принципы работы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, о типах микросхем
ЦАП и АЦП, их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о способах реализации на их основе
некоторых часто встречающихся функций.

Как уже отмечалось во
«Микросхемы и их функционирование»
, цифро-аналоговые преобразователи ( ЦАП, DAC — «Digital-to-Analog Converter»)
и аналого-цифровые преобразователи ( АЦП, ADC — «Analog-to-Digital Converter») главным образом применяются для
сопряжения цифровых устройств и систем с внешними аналоговыми сигналами, с реальным миром. При этом АЦП преобразует
аналоговые сигналы во входные цифровые сигналы, поступающие на цифровые устройства для дальнейшей обработки или
хранения, а ЦАП преобразует выходные цифровые сигналы цифровых устройств в аналоговые сигналы (см.рис. 2.12).

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.

В качестве ЦАП и АЦП обычно применяются специализированные микросхемы, выпускаемые многими отечественными и
зарубежными фирмами.

Сразу же надо отметить, что для грамотного и профессионального использования микросхем ЦАП и АЦП совершенно
не достаточно знания цифровой схемотехники. Эти микросхемы относятся к аналого-цифровым, поэтому они требуют
также знания аналоговой схемотехники, существенно отличающейся от цифровой. Практическое применение ЦАП и АЦП
требует расчета аналоговых цепей, учета многочисленных погрешностей преобразования (как статических, так и динамических),
знания характеристик и особенностей аналоговых микросхем (в первую очередь, операционных усилителей) и многого другого,
что далеко выходит за рамки этой книги. Существует обширная литература, специально посвященная именно вопросам
применения ЦАП и АЦП. Поэтому в данной лекции мы не будем говорить о специфике выбора и принципах включения конкретных
микросхем ЦАП и АЦП мы будем рассматривать только основные особенности методов соединения ЦАП и АЦП с цифровыми узлами.
Нас будет в первую очередь интересовать организация цифровых узлов, предназначенных для соединения с ЦАП и АЦП.

Применение ЦАП

В общем случае микросхему ЦАП можно представить в виде блока (рис. 13.1), имеющего несколько цифровых входов и один
аналоговый вход, а также аналоговый выход.

Рис.
13.1.
Микросхема ЦАП

На цифровые входы ЦАП подается n-разрядный код N, на аналоговый вход — опорное напряжение Uоп (другое распространенное
обозначение — UREF ). Выходным сигналом является напряжение Uвых (другое обозначение — UO ) или ток Iвых (другое
обозначение — IO ). При этом выходной ток или выходное напряжение пропорциональны входному коду и опорному напряжению.
Для некоторых микросхем опорное напряжение должно иметь строго заданный уровень, для других допускается менять его
значение в широких пределах, в том числе и изменять его полярность (положительную на отрицательную и наоборот). ЦАП
с большим диапазоном изменения опорного напряжения называется умножающим ЦАП, так как его можно легко использовать
для умножения входного кода на любое опорное напряжение.

Кроме информационных сигналов, микросхемы ЦАП требуют также подключения одного или двух источников питания и общего
провода. Обычно цифровые входы ЦАП обеспечивают совместимость со стандартными выходами микросхем ТТЛ.

Чаще всего в случае, если ЦАП имеет токовый выход, его выходной ток преобразуется в выходное напряжение с помощью
внешнего операционного усилителя и встроенного в ЦАП резистора RОС, один из выводов которого выведен на внешний
вывод микросхемы (рис. 13.2). Поэтому, если не оговорено иное, мы будем в дальнейшем считать, что выходной сигнал ЦАП —
напряжение UO.

Рис.
13.2.
Преобразование выходного тока ЦАП в выходное напряжение

Суть преобразования входного цифрового кода в выходной аналоговый сигнал довольно проста. Она состоит в суммировании
нескольких токов (по числу разрядов входного кода), каждый последующий из которых вдвое больше предыдущего. Для получения
этих токов используются или транзисторные источники тока, или резистивные матрицы, коммутируемые транзисторными ключами.

В качестве примера на рис. 13.3 показано 4-разрядное (n = 4) цифро-аналоговое преобразование на основе резистивной
матрицы R–2R и ключей (в реальности используются ключи на основе транзисторов). Правому положению ключа соответствует
единица в данном разряде входного кода N (разряды D0 D3). Операционный усилитель может быть как встроенным (в случае ЦАП с выходом по напряжению), так и внешним (в случае ЦАП с выходом по току).



Рис.
13.3.
4-разрядное цифро-аналоговое преобразование

Первым (левым по рисунку) ключом коммутируется ток величиной UREF/2R, вторым ключом — ток UREF/4R, третьим — ток UREF/8R, четвертым — ток UREF/16R. То есть токи, коммутируемые соседними ключами, различаются вдвое, как и веса
разрядов двоичного кода. Токи, коммутируемые всеми ключами, суммируются и преобразуются в выходное напряжение с
помощью операционного усилителя с сопротивлением RОС=R в цепи отрицательной обратной связи.

При правом положении каждого ключа (единица в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток, коммутируемый этим
ключом, поступает на суммирование. При левом положении ключа (нуль в соответствующем разряде входного кода ЦАП ) ток,
коммутируемый этим ключом, на суммирование не поступает.

Суммарный ток IO от всех ключей создает на выходе операционного усилителя напряжение UO=IO RОС=IOR. То есть
вклад первого ключа (старшего разряда кода) в выходное напряжение составляет UREF/2, второго — UREF/4, третьего — UREF/8,
четвертого — UREF/16. Таким образом, при входном коде N = 0000 выходное напряжение схемы будет нулевым, а при входном
коде N = 1111 оно будет равно –15UREF/16.

В общем случае выходное напряжение ЦАП при RОС = R будет связано со входным кодом N и опорным напряжением UREF простой формулой

UВЫХ = –N • UREF 2-n

где n — количество разрядов входного кода. Знак минус получается из-за инверсии сигнала операционным усилителем. Эту
связь можно проиллюстрировать также табл. 13.1.

Некоторые микросхемы ЦАП предусматривают возможность работы в биполярном режиме, при котором выходное напряжение
изменяется не от нуля до UREF, а от –UREF до +UREF. При этом выходной сигнал ЦАП UВЫХ умножается на 2 и сдвигается на
величину UREF. Связь между входным кодом N и выходным напряжением UВЫХ будет следующей:

UВЫХ=UREF(1–N•21–n)

www.intuit.ru

Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение

Микросхемы ЦАП и АЦП:  функционирование, параметры,   применение

 

МОСКВА

ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ

1990

 

ББК 32.97

ФЗЗ УДК 681.325

Рецензент доктор техн. наук В. Г. Домрачев Редакторы:  Н. К. Ваулия, Н А.Медведева

 

Федорков Б. Г., Телец В. А.

ФЗЗ       Микросхемы ЦАП и АЦП:  функционирование, параметры,   применение. — М,:     Энергоатомиздат, 1990. — 320 с: ил.

ISBN 5-283-01545-9

Приведены электрические параметры и эксплуатационные  характеристики отечественных микроэлектронных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей (ЦАП и АЦП). Подробно рассмотрены особенности развития и применения больших и сверхбольших микросхем ЦАП, АЦП и систем обработки информации. Уделено внимание методам измерения и контроля параметров преобразователей. Указаны области их применения.

Для инженерно-технических работников в области разработки и эксплуатации РЭА

2404020000-360
Ф         213-90   ББК 32.97

051(01)-90
ISBN 5-283-01545-9     © Авторы, 1990

Содержание книги Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение

Предисловие
Глава 1. Общие сведения
1.1. Области применения мккроэлектронных ЦАП и АЦП
1.2. Требовании к электрическим параметрам и эксплуатациионным характеристикам ЦАП и АЦП
1.3. Особенности выбора и проектирования БИС ЦАП и АЦП

Глава 2. ЦАП
2.1. ЦАП с выходом по току
2.1.1. Микросхема К572ПА
2.1.2. Микросхемы К572ПА2 и КР572ПА2
2.1.3. Микросхема К594ПА1
2.1.4. Микросхема КП08ПА1
2.1.5. Микросхема КП18ПА1
2.1.6. Микросхема КШ8ПАЗ
2.2. ЦАП с выходом по напряжению (микросхема К.Ш8ПА2)

Глава 3. АЦП
3.1. АЦП последовательного приближения
3.1.1. Микросхемы АЦП К572ПВ1 и КР572ПВ1
3.1.2. Микросхема микромощного 8-разрядного АЦП
3.2. АЦП считывания
3.2.1. Микросхема КП07ПВ1
3.2.2. Микросхема КИ07ПВ2
3.2.3. Микросхема КП07ПВЗ
3.2.4. Микросхема КП07ПВ4
3.2.5. Микросхема КР1Ю7ПВ5
3.2.6. Микросхема КМП26ПВ1
3.3. Функционально завершенные АЦП, сопрягаемые с микропроцессорами
3.3.1. Микросхема КП08ПВ1
3.3.2. Микросхема КП08ПВ2
3.3.3. Микросхема АЦП КШЗПВ1

Глава 4. Интегрирующие АЦП и ЦАП
4.1. Интегрирующие АЦП
4.1.1. Микросхемы К572ПВ2 и КР572ПВ2
4.1.2. Микросхема КР572ПВ5
4.1.3. Микросхема КР1Ю8ПП1
4.2. Интегрирующие ЦАП

Глава 5. Микроэлектронные системы сбора и обработки данных
5.1. Микроэлектронные системы сбора данных (микросхема К572ПВ4)

Глава 6. Методы и средства контроля микроэлектронных ЦАП и АЦП

Глава 7. Тенденция развития мккроэлектронных устройств преобразования информации

Приложение. Общие эксплуатационные особенности микросхем ЦАП и АЦП серий К572, КН07, KU08, КП18
Список литературы

Список литературы
1. Осокин Ю. В., Судьин С. Л,, Федорков Б. Г. Параметры, области применения и перспективы развития полупроводниковых преобразователей информации /Микроэлектроника и полупроводниковые приборы/Под ред. А. А, Васенкова и Я. А. Федотова. М.: Радио и связь. 1983. Вып. 7 С. 38—51.

2. Денисов В. И., Корольков В. В., Митрофанов Ю, Н. Устройство ввода-вывода для обработки сигналов звукового вещания на ЭВМ // Электросвязь. 1985. №4. С 19—20.

3. Свириденко В. Л., Звездин В. С, Савин А. Речевой ввод-вывод в информационных сетях//Методы и мнкроэлектронные средства цифрового преобразования и обработки/Сборник тезисов докладов конференции. Рига: ИЭ и ВТ АН Латв. ССР. 1983. Т. 2. С. 212—214.

4. Федорков Б. Г., Телец В. А., Дегтяренко В. П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. М.: Радио и связь, 1984.

5. Зайцев А. Е., Судьин С. Л. Помехоустойчивый измерительный канал для систем сбора информации электрофизических установок // Методы и микроэлектронные средства цифрового преобразования и обработки сигналов/Сборник тезисов докладов конференции. Рига; ИЗ и ВТ АН Латв. 1983, С. 157—160

6. Игнатьев В. К., Краснополин И. Я. Оптимизированный СКВИД с радиочастотным смещением в двапазоне 25—30 М.Гц // Приборы и техника эксперимента. 1982. № 1. С 200.

7. Телец В. А. Классификация микроэлектронных АЦП // Измерительная техника. 1981, Кз 12. С. 41—43.

8. Яншин А. А. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВМ. М.: Радио и связь, 1983.

9. АЦП со сроком службы 200 часов при 200°С // Электроннка. 1980. Т. 53, № 26, С. 92,

10 Прейзак. Разработчику о дрейфе преобразователей данных // Электроника, 1977. Т. 50, № 23. С. 48—53.

11. Бахтиаров Г. Д., Малнынин В. В., Школин В. П. Аналого-цифровые преобразователи / Под ред. Г. Д. Бахтиарова. М-: Советское радио, 1980.

12. Гнатек Ю. Р. Справочник по цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователям: Пер. с англ. / Под ред. Ю. А. Рюжина М.: Радио и связь, 1982.

13.Флоров А. Д. Теоретические основы проектирования и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.; Высшая школа, 1970.

14. Under В, A. Electrostatic discharge failure of semiconductor devices // 19—th Annual Proceedings Realibility Physics, 1983.

15. Richetts L. W. Fundamentals of Nuclear Hardening Electronic Equipment. New York: Wiley—fntersctence, 1972.

16. Коршунов Ф. п., Богатырев Ю. В., Вавилов В. А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. Минск: Наука и техника, 1986.

17. Кулаков В. М., Ладыгин Е. А., Шаховцев В. И. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники / Под ред. Е. А. Ладыгина. М.: Советское радио, I960.

18. Broell F. G., Barnard W. J. Radiation Hardened CMOS 8-bit Analogto-digital Converter // IEEE Transactions on Nuclear Science. 1983. Vol. NS-3G, M 6.P.4246—4250.

19. Гугкин Л. С Оптимизация радиоэлектронных устройств. М Советское радио, 1975.

20. Собкин Б. Л. Автоматизация проектирования аналого-цифровых приборов на микропроцессорах. М Машиностроение, 1986.

21. Gordon В. М. Noise — Effects on Analog to Digital Conversion Accuracy//Compliter Design. 1974, March, P. 65—76.

22. Моисеев В. С. Системное проектирование преобразователей информации. Л.: Машиностроение, 1982.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В истекшее десятилетие публикации по преобразовательной тематике приобрели большую популярность у специалистов в области разработки радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Это обусловлено широким внедрением в отрасли народного хозяйства средств микроэлектроники и вычислительной техники, обмен информации с которыми обеспечивается линейными цифро-аналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями (ЦАП и АЦП).

К середине 80-х годов интерес разработчиков РЭА к отечественным микроэлектронным преобразователям был частично удовлетворен после выхода в свет нескольких книг, в которых содержался справочный материал о первых отечественных интегральных микросхемах (ИС) ЦАП и АЦП, системе их параметров, терминах и определениях, методах и средствах измерений. Они сыграли заметную роль в подготовке специалистов к восприятию информации о новейших достижениях микроэлектроники в области создания ЦАП и АЦП.

В то же время ни в одной из отечественных книг не были пока рассмотрены вопросы, связанные с особенностями современного этапа развития ЦАП и АЦП, который характе­ризуется разработкой больших и сверхбольших ИС(БИС и СБИС).

Предлагаемая книга по замыслу авторов должна в значительной мере восполнить этот пробел.

Авторами принималось во внимание, что описание принципов работы микроэлектронных ЦАП и АЦП, их классификация, система электрических параметров, термины и определения, справочные данные по наиболее известным типам микросхем знакомы читателям из предшествующих публикаций.

Следует отметить, что переход на разработку ЦАП и АЦП в виде БИС и СБИС открыл новые аспекты научных исследований и инженерной практики, связанные с расширением областей применения преобразователей, изучением влияния их основных электрических параметров на технические характеристики аппаратуры, совершенствованием методов проектирования, схемотехнических и конструкторско-технологических решений.

Очевидно, что детальное изучение каждого из указанных направлений вызовет появление на рынке научно-технической информации новой литературы, имеющей целью углубление, обобщение и популяризацию накопленных знаний о различных этапах развития БИС и СБИС ЦАП и АЦП. Но это в будущем. Нарастающий в последние годы большой интерес к этой тематике со стороны разработчиков РЭА различных отраслей народного хозяйства, пауки и техники побудил авторов к написанию этой книги, в которой сделана попытка обобщить первый опыт создания и практического применения отечественных БИС н СБИС ЦАП и А ЦП.

Глава 1 книги содержит необходимую вступительную информацию и начинается с обзора наиболее распространенных областей применения микросхем ЦАП и АЦП. Рассматриваются простые и наглядные примеры взаимосвязей электрических параметров преобразователей и технико-эксплуатационных характеристик аппаратуры. Уделено внимание вопросам функционирования микросхем ЦАП и АЦП в составе РЭА в условиях воздействия внешних факторов: механических, климатических, биологических и радиационных. Коротко описаны основные механизмы их воздействия на микросхемы преобразователей.

Поскольку общим вопросам проектирования БИС и СБИС посвящено достаточно большое количество публикаций, авторы посчитали целесообразным обратить внимание читателей лишь на те особенности этого процесса, которые обладают спецификой с точки зрения разработки БИС и СБИС ЦАП и АЦП.

Рассмотрены проблемы совмещенного структурно-схемотехнического и элементно-технологического проектирования БИС ЦАП и АЦП. Показана связь между технологическими характеристиками и уровнем электрических параметров преобразователей, исследовано влияние на них шумов. Описан подход к оценке предельных возможностей создания БИС ЦАП и АЦП с точки зрения структурных, схемотехнических и технологических ограничений.

Завершается гл. 1 рассмотрением отличительных эксплуатационных свойств микросхем ЦАП и АЦП серий К572, КП07, КП08, КП13 и КШ8, разработанных для выполнения разноплановых технических задач с использованием различных схемотехнических и конструкторско-технологических решений.

Таким образом, в гл. 1 сделана попытка показать ту логическую связь, которая существует между исходными требованиями поставленной технической задачи (области применения, аппаратура), внешними и внутренними условиями ее выполнения (воздействующие факторы и особенности проектирования), а также практическими результатами, выраженными через достигнутые уровни электрических параметров и эксплуатационных характеристик микросхем ЦАП и АЦП.

В последующих главах книги (гл. 2—5) подробно описаны функциональный состав, принципы работы и особенности элементно-структурного построения, основные электрические параметры, режимы эксплуатации и их численные значения, типовые и специальные схемы включения отечественных микросхем ЦАП и АЦП, а также микроэлектронные систем сбора и обработки сигналов, включающих преобразователи в качестве важнейшего элемента.

Степень подробности изложения материалов различна от типа к типу ЦАП и АЦП. Так, в параграфах, посвященных умножающим ЦАП серии К572 (известным по более ранним публикациям), акцент сделай на специфику их применения в аппаратуре и принципиальные электрические схемы устройств преобразования формы информации. Меньшее внимание уделено описанию принципов работы и структуре построения самих микросхем ЦАП.

Напротив, при изложении материала по новым разработкам БИС и СБИС преобразователей или систем подробно описаны функциональный состав, принципы работы, а в наиболее сложных и интересных случаях — особенности взаимодействия внутренних элементов и узлов схем. Поскольку опыт практического применения БИС и СБИС ЦАП и АЦП в аппаратуре пока невелик, в некоторых случаях для самых последних разработок преобразователей приведены только типовые схемы включения.

Авторы стремились к тому, чтобы приводимые в книге примеры использования конкретных типов микросхем ЦАП и АЦП отличались разнообразием и как можно полнее характеризовали их функциональные возможности. Если в выбранных для описания примерах наблюдались элементы повтора, то они, как правило, исключались из иллюстративного или текстового материала. Поэтому в книге рассмотрено достаточно много отдельных узлов функциональному и принципиальных электрических схем, отличающихся оригинальностью.

В гл. 6 рассмотрены методы и оборудование для автоматизированного контроля и измерения параметров ЦАП, АЦП в лабораторных условиях и на производстве. Большинство из них имеет в основе оригинальные технические решения.

В гл. 7 указаны перспективы развития устройств преобразования информации.

Книга написана авторами в творческом содружестве.

Авторы признательны доктору техн. наук, профессору В. Г. Домрачеву, рецензировавшему рукопись, и редактору Н. К. Ваулииу за высказанные ценные предложения и замечания, которые позволили как улучшить методику изложения материала, так и устранять неточности и тем самым повысить качество книги.

Авторы выражают искреннюю благодарность 3. Ф. Телец и А. Д. Телец, Н. А. Савчеико за их труд по оформлению рукописи.

Просим читателей направлять свои отзывы о книге в адрес издательства: 113114, Москва, М-114, Шлюзо­вая наб., 10.

Авторы

Скачать книгу Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. Москва, Издательство Энергоатомиздат, 1990

< Предыдущая   Следующая >

www.znvo.kz