Дипломная работа

от 20 дней
от 7 499 рублей

Курсовая работа

от 10 дней
от 1 499 рублей

Реферат

от 3 дней
от 529 рублей

Контрольная работа

от 3 дней
от 79 рублей
за задачу

Билеты к экзаменам

от 5 дней
от 89 рублей

 

Реферат Цифро-аналоговые преобразователи - Информатика, Вычислительная техника, телекоммуникации

  • Тема: Цифро-аналоговые преобразователи
  • Автор: Капинус Руслана
  • Тип работы: Реферат
  • Предмет: Информатика, Вычислительная техника, телекоммуникации
  • Страниц: 23
  • ВУЗ, город: ТГТУ
  • Цена(руб.): 500 рублей

altText

Выдержка

ния схем с автоматической подстройкой (калибровкой). Недостаток схемы _ необходимость изготавливать на кристалле большое количество (2N) согласованных резисторов. Тем не менее, в настоящее время выпускаются 8-ми, 10-ти и 12-ти разрядные ЦАП данного типа с буферными усилителями на выходе, например, AD5301, AD5311 и AD5321.
5.Применение ЦАП
    Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы. Ниже рассмотрены некоторые схемы обработки сигналов, включающие ЦА-преобразователи.
Обработка чисел, имеющих знак
    До сих пор при описании цифро-аналоговых преобразователей входная цифровая информация представлялась в виде чисел натурального ряда (униполярных). Обработка целых чисел (биполярных) имеет определенные особенности. Обычно двоичные целые числа представляются с использованием дополнительного кода. Таким путем с помощью восьми разрядов можно представить числа в диапазоне от -128 до +127. Чтобы получить выходной сигнал с правильным знаком, необходимо осуществить обратный сдвиг путем вычитания тока или напряжения, составляющего половину шкалы преобразователя. Для различных типов ЦАП это можно сделать разными способами. Например, у ЦАП на источниках тока, диапазон изменения опорного напряжения ограничен, причем выходное напряжение имеет полярность обратную полярности опорного напряжения. В этом случае биполярный режим наиболее просто реализуется включением дополнительного резистора смещения Rсм между выходом ЦАП и входом опорного напряжения (рис. 18а). Резистор Rсм изготавливается на кристалле ИМС. Его сопротивление выбрано таким, чтобы ток Iсм составлял половину максимального значения выходного тока ЦАП.
 У цифро-аналоговых преобразователей с выходным сигналом в виде напряжения, построенных на инверсной резистивной матрице (см. рис. 9), можно более просто реализовать биполярный режим (рис. 18в). Как правило, такие ЦАП содержат на кристалле выходной буферный усилитель. Для работы ЦАП в униполярном включении свободный вывод нижнего по схеме резистора R не подключают, либо подключают к общей точке схемы для удвоения выходного напряжения. Для работы в биполярном включении свободный вывод этого резистора соединяют со входом опорного напряжения ЦАП. ОУ в этом случае работает в дифференциальном включении и его выходное напряжение :

Перемножители и делители функций
    Как уже указывалось выше, ЦА-преобразователи на МОП-ключах, допускают изменение опорного напряжения в широких пределах, в том числе и смену полярности. Из формул (8) и (17) следует, что выходное напряжение ЦАП пропорционально произведению опорного напряжения на входной цифровой код. Это обстоятельство позволяет непосредственно использовать такие ЦАП для перемножения аналогового сигнала на цифровой код.
    При униполярном включении ЦАП выходной сигнал пропорционален произведению двухполярного аналогового сигнала на однополярный цифровой код. Такой перемножитель называют двухквадрантным. При биполярном включении ЦАП (рис. 18б и 18в) выходной сигнал пропорционален произведению двухполярного аналогового сигнала на двухполярный цифровой код. Эта схема может работать как четырехквадрантный перемножитель.
    Деление входного напряжения на цифровой масштаб MD=D/2N выполняется с помощью схемы двухквадрантного делителя (рис. 19).
    В схеме на рис. 19а преобразователь на МОП-ключах с токовым выходом работает как преобразователь "напряжение-ток", управляемый кодом D и включенный в цепь обратной связи ОУ. Входное напряжение подается на свободный вывод резистора обратной связи ЦАП, размещенного на кристалле ИМС. В этой схеме выходной ток ЦАП
    что при выполнении условия Rос=R дает
    Следует отметить, что при коде "все нули" обратная связь размыкается. Предотвратить этот режим можно, либо запретив такой код программно, либо включив между выходом и инвертирующим входом ОУ резистор с сопротивлением, равным R╥2N+1.
    Схема делителя на основе ЦАП с выходом в виде напряжения, построенном на инверсной резистивной матрице и включающем буферный ОУ, приведена на рис. 8.19б. Выходное и входное напряжения этой схемы связаны уравнением

    
Аттенюаторы и интеграторы на ЦАП
    Аттенюаторы, т.е. регуляторы уровня сигнала, с цифровым управлением гораздо более надежны и долговечны, чем традиционные аттенюаторы на основе переменных резисторов. Их целесообразно использовать в измерительных приборах и других устройствах, требующих подстройки параметров, особенно автоматической. Такие аттенюаторы можно наиболее просто построить на основе перемножающего ЦАП с инверсной резистивной матрицей и буферным усилителем. В принципе для этой цели подойдет любой ЦАП указанного типа, но некоторыми фирмами выпускаются преобразователи, оптимизированные для выполнения указанной функции. На рис. 20а приведена схема аттенюатора на переменном резисторе, а на рис. 20б - аналогичная схема на перемножающем ЦАП.
Системы прямого цифрового синтеза сигналов
    Важной областью применения ЦАП является синтез аналоговых сигналов необходимой формы. Аналоговые генераторы сигналов - синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм - имеют низкую точность и стабильность, не могут управляться от ЭВМ. Эти системы позволяют генерировать сигналы большого многообразия форм, в том числе и форм, задаваемых пользователем. Упрощенная блок-схема генератора прямого цифрового синтеза сигналов приведена на рис. 21.
    В принципе, системы прямого цифрового синтеза просты. Более того, теория и основные способы построения таких систем известны уже около 30 лет. Схема прямого цифрового синтеза содержит три основных блока: генератор фазового угла, память и ЦАП. Генератор фазового угла в типичном случае представляет собой накапливающий сумматор с регистром. Работает он просто как регистр фазы, содержимое которого получает приращение на некоторый фазовый угол через заданные интервалы времени.
Регистр содержит текущую фазу выходного сигнала в виде целого числа, которое будучи поделено на 2N, где N -разрядность сумматора, равно доле периода. Увеличение разрядности регистра повышает только разрешающую способность этой доли. Частота выходного сигнала равна произведению частоты тактов fтакт на приращение фазы в каждом периоде тактов. При использовании N-разрядного сумматора частота выходного сигнала будет равна
    Генераторы прямого синтеза выпускаются в виде ИМС. В частности, микросхема AD9850, упрощенная структура которой представлена на рис. 21, содержит 32-разрядный генератор фазового угла и 10-разрядный ЦАП. Загрузка приращения фазы осуществляется по 8-разрядной шине данных побайтово в четыре входных регистра. Память содержит таблицу синусов. Максимально допустимая тактовая частота составляет 125 МГц. При этом разрешение по частоте составляет 0,0291 Гц. Быстрый интерфейс позволяет менять частоту выходного сигнала до 23 миллионов раз в секунду.

6.Параметры ЦАП
    При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t) от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал Uвых(t) образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 22), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.
Статические параметры
    Разрешающая способность - приращение Uвых при преобразовании смежных значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h=Uпш/(2N-1), где Uпш - номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.
    Погрешность полной шкалы - относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля.
    Является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР.
    Погрешность смещения нуля - значение Uвых, когда входной код ЦАП равен нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:
    Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 22). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22.
    
    Монотонность характеристики преобразования - возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш, то характеристика преобразователя немонотонна.
    Температурная нестабильность ЦА-преобразователя характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля.
    
Динамические параметры
    Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули" до "все единицы" (рис. 23).
    Время установления - интервал времени от момента изменения входного кода (на рис. 23 t=0) до момента, когда в последний раз выполняется равенство
|Uвых-Uпш|=d/2,
    Скорость нарастания - максимальная скорость изменения Uвых(t) во время переходного процесса. Определяется как отношение приращения Uвых ко времени , за которое произошло это приращение. Обычно указывается в технических характеристиках ЦАП с выходным сигналом в виде напряжения. У ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа выходного ОУ.
Шумы ЦАП
    Шум на выходе ЦАП может появляться по различным причинам, вызываемым физическими процессами, происходящими в полупроводниковых устройствах. Для оценки качества ЦАП с высокой разрешающей способностью принято использовать понятие среднеквадратического значения шума. Измеряются обычно в нВ/(Гц)1/2 в заданной полосе частот.
    Выбросы (импульсные помехи) - крутые короткие всплески или провалы в выходном напряжении, возникающие во время смены значений выходного кода за счет несинхронности размыкания и замыкания аналоговых ключей в разных разрядах ЦАП. Например, если при переходе от значения кода 011...111 к значению 100...000 ключ самого старшего разряда ЦА-преобразователя с суммированием весовых токов откроется позже, чем закроются ключи младших разрядов, то на выходе ЦАП некоторое время будет существовать сигнал, соответствующий коду 000...000.
    В табл. 2 приведены важнейшие характеристики некоторых типов цифро-аналоговых преобразователей.
Таблица 2
Наимено-вание ЦАП
Разряд-ность, бит
Число кана-лов
Тип вы-хода
Время установ., мкс
Интер-фейс
Внутрен-ний ИОН
Напряж. питания, В
Мощность потр. мВт
Примечание
ЦАП широкого применения
572ПА1
10
1
I
5
-
Нет
5; 15
30
На МОП-ключах, перемножающий
МАХ504
10
1
U
25
Посл.
Есть
5 или +/-5
2
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей
594ПА1
12
1
I
3,5
-
Нет
+5, -15
600
На токовых ключах
МАХ527
12
4
U
3
Парал.
Нет
+/-5
110
Загрузка входных слов по 8-ми выводной шине
DAC8512
12
1
U
16
Посл.
Есть
5
5
 
AD7841
14
8
U
20
Парал.
Нет
5; +/-15
420
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей
AD8600
8
16
U
2
Парал.
Нет
5 или +/-5
120
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей
AD8403
8
4
-
2
Посл.
Нет
5
0,028
Цифровой потенциометр
Микромощные ЦАП
МАХ515
10
1
U
25
Посл.
Нет
5
0,7
Перемножающий, в 8-ми выводном корпусе
МАХ530
12
1
U
25
Парал.
Есть
5 или +/-5
0,75
Перемножающий, потребление - 0,2 мВт в экономичном режиме
МАХ550В
8
1
U
4
Посл.
Нет
2,5:5
0,2
Потребление 5 мкВт в экономичном режиме
AD7390
12
1
U
60
Посл.
Нет
2,7:5
0,5
Перемножающий, SPI-совместимый интерфейс
AD7943
12
1
I
0,6
Посл.
Нет
5
0,025
Перемножающий
AD5321
12
1
U
10
Посл.
Нет
5 или 3
0,75 (5 ч)0,36 (3 ч)
6-ти выводной корпус, потребление 0,15 мкВт в экономичном режиме. I2C-совместимый интерфейс
Прецизионные ЦАП
AD7846
16
1
U
9
Парал.
Нет
+/-15
100
Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР
AD7244
14
2
U
4
Посл.
Есть
+5
200
Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР
AD760
18
1
U
13
Посл./ Парал.
Есть
+5,+/-15
700
Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР
МАХ541
16
1
U
1
Посл.
Нет
5
1,5
Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР. 8-ми выв. корпус. Самокалибровка
LTC1650
16
1
U
4
Посл.
Нет
+/-5
50
Перемножающий
Быстродействующие ЦАП
AD9720
10
1
I
4,5 нс
Парал.
Есть
-5,2
1100
Площадь выбросов <= 1,5 пВс
МАХ555
12
1
U
0,5 нс (0,024%)
Парал.
Нет
-5,2
980
Перемножающий. Площадь выбросов <= 5,6 пВс. Rвых=50 Ом
AD9774
14
1
I
35
Парал.
Есть
5
1125
Площадь выбросов <= 5 пВс
AD768
16
1
I
25 нс
Парал.
Есть
+/- 5
460
Интегральная нелинейность <= 4 ЕМР
1118ПА3
8
1
I
10 нс
-
Есть
5, -5,2
500
По входам совместим с ЭСЛ










Используемая литература и сайты :
1. Томский политехнический университет. Цифро-аналоговые преобразователи. д.т.н.,профессору каф. электротехники ЮУрГУ Волович Г.И. Источник: http://www.ce.cctpu.edu.ru

2. Справочные данные по электронным компонентам. Источник: http://www.gaw.ru
3. Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-ое изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 912. — ISBN 0-13-090996-3
http://www.msclub.ce.cctpu.edu.ru/bibl/DAC/main.htm
http://www.ti.com/ww/ru/prod_dc.html

http://dic.academic.ru/dic.nsf/eng_rus/10875/%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE
http://works.tarefer.ru/71/100036/index.html дополнения можно взять

Название Тип Страниц Цена
Цифро-аналоговые преобразователи Реферат 23 500
 

НАШИ КОНТАКТЫ

Skype: forstuds E-mail: [email protected]

ВРЕМЯ РАБОТЫ

Понедельник - пятница 9:00 - 18:00 (МСК)

ПРИНИМАЕМ К ОПЛАТЕ