трусики женские украина

На головну

Технологія АЦП - Інформатика

РОЗРОБКА АЦП.

ВСТУП

В даному курсовому проекті розроблений аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

поразрядного кодування, що перетворює вхідну напругу (0-5 в) в 12 -

розрядний цифровий код.

Пояснювальна записка містить 2 розділи:

У першому розділі проводиться аналіз методу перетворення і розробляється

структура пристрою;

Другий розділ включає розробку пристрою (функціональна і принципова

схеми). Обсяг пояснювальної записки становить аркушів, у тому числі 3 з них

додатки.

АНАЛІЗ МЕТОДУ ПЕРЕТВОРЕННЯ І ВИБІР СТРУКТУРИ АЦП.

Аналіз методу перетворення.

Метод порозрядного кодування, при якому вхідна величина (Uвх)

послідовно порівнюється з сумою еталонів, які мають значення квантів, де i

= n-1, n-2, ... .2,1,0 (n = 12 - число розрядів вихідного коду). Таким чином два

сусідніх еталона відрізняються в два рази за значенням. Зрівноважування вхідної

величини починається з еталона має максимальне значення. Залежно від

результату порівняння виходить цифра в старшому розряді вихідного коду,

знімається з АЦП. Якщо еталон більше вхідної величини, то в старшому розряді коду

ставиться 0 і далі відбувається зрівноважування вхідної величини наступним

еталоном в два рази меншого значення. Якщо ж перший еталон менше (або дорівнює)

вхідний величиною, то в старшому розряді вихідного коду ставиться 1 і далі

виробляється зрівноважування різниці вхідної величини і першого еталона.

Аналогічні дії проводяться для всіх використовуваних еталонів. Отже,

після закінчення перетворення вхідна величина буде врівноважена сумою тих

еталонів, у яких у відповідних їм розрядах коду коштують 1. Порівняння

вхідної величини і суми еталонів проводиться за допомогою одного який би порівняв

пристрої [8].

З описаного вище алгоритму класичного методу поразрядного кодування

видно, що при реалізації цього методу перетворення необхідний набір з 12

еталонних величин від мінімальної Uе1 = q рівної кванту до максимальної Un = 2,

мінімальну можна розрахувати по формулою:

(1.1)

де Uе1 - величина напруги молодшого значущого розряду; Uвмах максимальне

вхідна напруга АЦП; n - число розрядів у вихідному коді.

Виходячи із заданих значень по формулі 1.1 розрахуємо Uе1:

Таким чином величина молодшого значущого розряду приблизно дорівнює 1mv, що

із заданою точністю відповідає розрахованим значенням.

Таким чином, величина старшого розряду буде обчислюватися за формулою:

Т.е. величина старшого розряду буде дорівнює 0,001220 * 2048 = 2.4985 в.

Перетворювачі напруги в код виконані у вигляді замкнутих систем зі

порівнянням аналогових величин мають ланцюг зворотного зв'язку, в яку включений

цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) перетворюючий паралельний код в

постійна напруга, яке порівнюється з вхідною напругою АЦП.

Вибір структури АЦП.

Проаналізувавши алгоритм перетворення можна вибрати наступну структуру

пристрої рис.1.2.

Дана структура містить:

пристрій управління (УУ), призначене для формування вихідного коду АЦП;

ЦАП, необхідного для перетворення кодів в напругу;

Схему порівняння (СС), необхідну для порівняння вхідної напруги АЦП і

напруги з виходу ЦАП.

Даний АЦП працює в двох режимах:

Режим порівняння вхідного напруги АЦП з еталонним.

Режим зберігання результату перетворення.

В першому режимі роботи на схему приходить сигнал запуску і починається процес

порівняння вхідного напруги АЦП і суми еталонних напруг формованих при

допомоги УУ на виході ЦАП.

У другому режимі усередині УУ формується сигнал "кінець перетворення", після чого

АЦП зберігає результат перетворення у вигляді цифрового коду на виході АЦП.

РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ І ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ АЦП.

2.1 Розробка функціонально схеми АЦП .

Функціональна схема АЦП (Додаток 2) реалізує метод порозрядного

кодування і побудована за структурою рис.1.2, складається з генератора тактових

імпульсів (ГТВ), регістра послідовного перетворення (РПП), компаратора,

ЦАП і ОУ.

Функцію кожного блоку можна описати таким чином:

УУ АЦП реалізовано на (РПП), який забезпечує видачу еталонних кодів і

збереження результатів порівняння їх із вхідною величиною.

12 розрядний ЦАП, призначений для формування еталонних напруг з ОУ на

виході т.к. ЦАПи такого типу мають струмовий вихід.

Компаратор - сравнивающее пристрій, який забезпечує порівняння вхідного

напруги АЦП і напруги з виходу ЦАП. У разі якщо вхідна напруга

більше напруги з виходу ЦАП на виході компаратора з'явиться 1.

Роботу АЦП можна розбити на два етапи:

У першому етапі на РПП приходить сигнал запуску зі схеми ініціалізації (СІ) і

тактова частота з ГТИ, після чого в старшому розряді вихідного коду РПП

встановлюється 1, код з РПП подається на ЦАП, який перетворює його в

напруга рівне 2,5 в, ця напруга надходить на сравнивающее пристрій

(СУ) і порівнюється з вхідною напругою ЦАП. У разі якщо вхідна напруга

більше напруги з виходу ЦАП на виході компаратора з'явиться 1, яка

надходить на інформаційний вхід D РПП, в слідстві чого відбудеться збереження

1в старшому розряді коду. У зворотному випадку в старший розряд РПП запишеться 0.

Далі відбувається зрівноважування вхідної величини наступним еталоном в два рази

меншого значення. Аналогічні дії здійснюються для всіх використовуваних

еталонів.

На другому етапі на виході Qcc (conversion complete) отримуємо інформацію про

завершенні перетворення , коли на цьому виході з'являється низький логічний

рівень. З цього моменту на виході РПП буде зберігається результат перетворення в

вигляді цифрового коду.

2.2. Розробка принципової схеми АЦП.

Все цифрові елементи принципової схеми (Додаток 3) виконані на ТТЛ

логіці 155 серії мікросхем, так як вона має найбільшу швидкодію і

порівняно мале енергоспоживання. Перелік елементів представлений в

специфікації (Додаток 1).

Робота пристрою починається з подачі сигналу запуску на вхід S регістра РПП (DD

2), коли на нього надходить низький рівень регістр в перший момент тактового

імпульсу скидається. Для ініціалізації схеми застосована RC ланцюг з двома

тригерами Шмідта на виході, параметри ланцюга розраховуються за такою

формулі [9]:

де t - один такт роботи АЦП і дорівнює сумі часів установки всіх елементів

схеми, тобто tзRG + tзЦАП + tзкомп = 28нс + 3,5мкс + 200нс = 3,728мкс;

R1 = 5,1 Ком.

Звідси С1 = t / 0,7 * R1 = 3,728мкс / 07 * 5,1Ком = 1.004мкФ.

Для роботи схеми необхідний тактовий генератор, він реалізований на логічних

елементах DD1.1, DD1 .2, DD1.3, резисторах R2, R3, R4, ємності C2 і кварцовому

резонаторі BQ.

Після ініціалізації і подачі сигналів з тактового генератора регістр РПП

реалізований на мікросхемі К155ІР17 (DD 2) починає видавати паралельний код

на входи ЦАП (DD 3), вибір якого здійснювався з таких умов:

необхідно преобразовивать12 розрядний код;

вихідна напруга ЦАП змінюється від 0 до 5 вольт.

З вище перерахованих вимог обраний 12 розрядний ЦАП К1108ПА1Б [3,6] . Для

забезпечення видачі еталонної напруги до виходу ЦАП підключений ОУ К140УД7 [3]

(DA 1) т.к. ЦАП має струмовий вихід. Для того щоб вихідна напруга

змінювалося в заданому діапазоні 0 - 5 в на ЦАП подано опорна напруга.

Опорна напруга ЦАП можна розрахувати за наступною формулою [7]:

,

де - максимальна напруга з виходу ЦАП; - Число двійкових розрядів вхідного

коду.

Максимальна напруга з виходу ЦАП не повинно перевищувати 5 В, а розрядність

вихідного коду дорівнює 12.

;

.

Також для забезпечення роботи в заданому режимі до ОУ підключені резистори R5, R6 і

конденсатор С3. Електричні параметри ЦАП [6] наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Електричні параметри ЦАП

Напруга зміщення нуля на виході (0.3 ... 0.6) мВ

Час встановлення вихідного напряженія3,5 мкс

Вхідна напруга низького уровня0 ... 0.8 В

Вхідна напруга високого уровня2. 4 В

Опір нагрузкі2 кОм

Вихідна напруга (0 ... 10) В

Напруга опорного харчування (0 ... 15) В

Також в схемі необхідно сравнивающее пристрій, для виконання цієї функції

обраний прецезіонного компаратор К554СА3 [3] т.к. необхідно забезпечити порівняння

величини молодшого значущого розряду (1мВ).

Після закінчення перетворення на виході »не С0" регістру РПП (DD 2) з'являється

низький логічний рівень, що говорить про те що на виході АЦП зберігається код

поданого на АЦП напруги певного із заданою точністю.

2.3. Параметри АЦП.

До параметрів АЦП відноситься енергоспоживання і частотні характеристики.

Енергоспоживання АЦП складається зі споживаних потужностей ІМС [3,6]:

= 3.5 Вт

Частотні характеристики будуть визначатися елементом час затримки, якого

максимально DA2 (К1108ПА1Б). Максимальна частота при якій пристрій

работоспособно: f = 1 / 3,5 мкс = 285714 Гц 285 кГц.

ВИСНОВОК

При виконанні курсового проекту було розроблено АЦП порозрядного кодування.

Пристрій може працювати в синхронному режимі з максимальною тактовою частотою

285 КГц, від джерел живлення + 15-15в, + 5в. Пристрій має відносно

невелике енергоспоживання і здійснює процес перетворення за 4,471 мкс.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка