Технология АЦП

РАЗРАБОТКА АЦП.

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработан аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

поразрядного кодирования, преобразующий входное напряжение (0-5 в) в 12 –

разрядный цифровой код.

Пояснительная записка содержит 2 раздела:

В первом разделе производится анализ метода преобразования и разрабатывается

структура устройства;

Второй раздел включает разработку устройства (функциональная и принципиальная

схемы). Объем пояснительной записки составляет листов, в том числе 3 из них

приложения.

АНАЛИЗ МЕТОДА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ВЫБОР СТРУКТУРЫ АЦП.

Анализ метода преобразования.

Метод поразрядного кодирования, при котором входная величина (Uвх)

последовательно сравнивается с суммой эталонов, имеющих значение квантов, где i

= n-1,n-2,….2,1,0 (n=12 – число разрядов выходного кода). Таким образом два

соседних эталона отличаются в два раза по значению. Уравновешивание входной

величины начинается с эталона имеющего максимальное значение. В зависимости от

результата сравнения получается цифра в старшем разряде выходного кода,

снимаемого с АЦП. Если эталон больше входной величины, то в старшем разряде кода

ставится 0 и дальше происходит уравновешивание входной величины следующим

эталоном в два раза меньшего значения. Если же первый эталон меньше (или равен)

входной величине, то в старшем разряде выходного кода ставится 1 и дальше

производится уравновешивание разности входной величины и первого эталона.

Аналогичные действия производятся для всех используемых эталонов. Следовательно,

после окончания преобразования входная величина будет уравновешена суммой тех

эталонов, у которых в соответствующих им разрядах кода стоят 1. Сравнение

входной величины и суммы эталонов производится с помощью одного сравнивающего

устройства [8].

Из описанного выше алгоритма классического метода поразрядного кодирования

видно, что при реализации этого метода преобразования необходим набор из 12

эталонных величин от минимальной Uэ1 = q равной кванту до максимальной Un = 2 ,

минимальную можно рассчитать по формуле:

(1.1)

где Uэ1 – величина напряжения младшего значащего разряда; Uвмах максимальное

входное напряжение АЦП; n – число разрядов в выходном коде.

Исходя из заданных значений по формуле 1.1 рассчитаем Uэ1:

Таким образом величина младшего значащего разряда приблизительно равна 1mv, что

с заданной точностью соответствует рассчитанному значению.

Таким образом, величина старшего разряда будет вычисляться по формуле:

Т.е. величина старшего разряда будет равна 0,001220*2048=2.4985 в.

Преобразователи напряжения в код выполненные в виде замкнутых систем со

сравнением аналоговых величин имеют цепь обратной связи, в которую включен

цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразующий параллельный код в

постоянное напряжение, которое сравнивается с входным напряжением АЦП.

Выбор структуры АЦП.

Проанализировав алгоритм преобразования можно выбрать следующую структуру

устройства рис.1.2.

Данная структура содержит:

устройство управления (УУ), предназначенное для формирования выходного кода АЦП;

ЦАП, необходимого для преобразования кодов в напряжение;

Схему сравнения (СС), необходимую для сравнения входного напряжения АЦП и

напряжения с выхода ЦАП.

Данный АЦП работает в двух режимах:

Режим сравнения входного напряжения АЦП с эталонным.

Режим хранения результата преобразования.

В первом режиме работы на схему приходит сигнал запуска и начинается процесс

сравнения входного напряжения АЦП и суммы эталонных напряжений формируемых при

помощи УУ на выходе ЦАП.

Во втором режиме внутри УУ формируется сигнал“конец преобразования”, после чего

АЦП хранит результат преобразования в виде цифрового кода на выходе АЦП.

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АЦП.

2.1 Разработка функционально схемы АЦП.

Функциональная схема АЦП (Приложение 2) реализующая метод поразрядного

кодирования и построенная по структуре рис.1.2, состоит из генератора тактовых

импульсов (ГТИ), регистра последовательного преобразования (РПП), компаратора,

ЦАП и ОУ.

Функцию каждого блока можно описать следующим образом:

УУ АЦП реализовано на (РПП), который обеспечивает выдачу эталонных кодов и

сохранение результатов сравнения их со входной величиной.

12 разрядный ЦАП, предназначенный для формирования эталонных напряжений с ОУ на

выходе т.к. ЦАПы такого типа имеют токовый выход.

Компаратор – сравнивающее устройство, которое обеспечивает сравнение входного

напряжения АЦП и напряжения с выхода ЦАП. В случае если входное напряжение

больше напряжения с выхода ЦАП на выходе компаратора появится 1.

Работу АЦП можно разбить на два этапа:

В первом этапе на РПП приходит сигнал запуска со схемы инициализации (СИ) и

тактовая частота с ГТИ, после чего в старшем разряде выходного кода РПП

устанавливается 1, код с РПП подается на ЦАП, который преобразует его в

напряжение равное 2,5 в, это напряжение поступает

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать