Аналогово-цифровой преобразователь
|Схема управления на микроконтроллере |
|Алгоритм управления АЦП |
|Схема электрическая принципиальная |
|Расчет временных характеристик |
|Список использованной литературы |
|Заключение |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |3 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Введение |
|Кроме чисто «цифрового» сопряжения (ключи, лампы и т. п.), часто требуется |
|преобразовать аналоговый сигнал в число, пропорциональное амплитуде сигнала и|
|наоборот. Это играет важную роль в тех случаях, когда компьютер или процессор|
|регистрируют или контролируют ход эксперимента или технологического процесса,|
|или всякий раз, когда цифровая техника используется для выполнения |
|традиционно аналоговой работы. Аналого-цифровое преобразование следует |
|использовать в областях, где для обеспечения помехоустойчивой и |
|шумозащищенной передачи аналоговая информация преобразуется в промежуточную |
|цифровую форму (например, «цифровая звукотехника» или импульсно-кодовая |
|модуляция). Это требуется в самых разнообразных измерительных средствах |
|(включая обычные настольные приборы типа цифровых универсальных измерительных|
|прибором и более экзотические приборы, такие, как усреднители переходных |
|процессов, «ловушки для выбросов» и осциллографы с цифровой памятью), а также|
|в устройствах генерации и обработки сигналов, таких, как цифровые синтезаторы|
|колебаний и устройства шифрования данных. |
|И, наконец, техника преобразования является существенной составляющей |
|способов формирования аналоговых изображений с помощью цифровых средств, |
|например, показаний измерительных приборов или двух координатных изображений,|
|создаваемых компьютером. Даже в относительно простой электронной аппаратуре |
|существует масса возможностей для применения аналого-цифрового и |
|цифро-аналогового преобразования. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |4 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ |
| |
|Выбор и обоснование структурной схемы |
| |
|В настоящее время, при разработке проектов радиоэлектронных устройств, |
|приоритетными являются разработки предусматривающие интегральное исполнение. |
| |
|Исходя из этого, предлагается схема аналого- цифрового преобразователя, |
|обладающая в интегральном исполнениии (т.е. выполненная в одном кристалле) |
|более высокими параметрами, чем при изготовлении на дискретных элементах. Так|
|как изготовления прецизионных конденсаторов интегральном исполнении является |
|сложной технологической проблемой, в предлагаемой разработке из измерительных|
|цепей конденсаторы исключены. |
|По той же причине технологической сложности изготовления источника опорного |
|напряжения предлагается схема с использованием моста Уина (Вина). |
|Само ядро АЦП - схема на компараторах с суммированием опорного напряжения, |
|выбрана из-за отсутствия сложных схем тактирования и переключения, а |
|изготовление полупроводниковых резисторов и аналоговых ключей с заданными |
|параметрами технологически легко решаема. Использование микроконтроллера |
|оправданно возможностью программно компенсировать постоянную и |
|систематическую погрешности, что в конечном счете повышает точность |
|преобразования. |
|В данной разработке не рассматриваются: |
|а) принцип действия микроконтроллера; |
|б) программирование и способы обмена данными с внешними устройствами; |
|г) тестирование, методы настройки и проверки, |
|поскольку вышеперечисленное выходит за рамки темы. |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |5 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|1.2 Разработка функциональных схем отдельных блоков устройства |
| |
| |
|Структурная схема АЦП (Рис 2) состоит из следующих блоков: |
|1. Аналоговый коммутатор; |
|2. Входной усилитель; |
|3. Схема автоматического переключения полярности опорного напряжения; |
|4. Источник опорного напряжения; |
|5. Блок делителей опорного напряжения с аналоговыми ключами для "взвешенного |
|сигнала"; |
|6. Блок компараторов; |
|7. Схема управления на микроконтроллере. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |6 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |7 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
| |
|1.3 Краткое описание работы схемы. |
| |
|Входные аналоговые сигналы подаются на входы аналогового мультиплексора AnS, |
|управляемого микроконтроллером МС. С выхода мультиплексора, через |
|широкополосный усилитель сигнал подаётся на вход блока компараторов CPM, |
|также усиленный сигнал подаётся на вход схемы автоматического переключения |
|полярности опорного напряжения AuS. |
|Со схемы источника опорного напряжения Uc опорное напряжение подаётся на блок|
|резисторных делителей с аналоговыми ключами RLin и далее на другой вход блока|
|компараторов. С выхода блока компараторов цифровой код, эквивалентный |
|входному измеряемому сигналу, по команде микроконтроллера MC записывается в |
|регистр RG, из которого считывается микроконтроллером для обработки и |
|передачи внешним устройствам. |
| |
|1.4 Техническое обоснование выбора компонентов схемы. |
| |
|В этом разделе рассматривается выбор компонентов для исполнения АЦП на |
|дискретных элементах. |
|Фирмы занимающиеся производством полупроводниковых компонентов предоставляют |
|широкий выбор быстродействующих полупроводниковых элементов: аналоговые |
|ключи, широкополосные операционные усилители, компараторы и т.д. К сожалению,|
|отечественная промышленность не производит компоненты с необходимыми |
|параметрами, поэтому в разработке использована продукция зарубежных |
|производителей. Так в качестве входного мультиплексора можно предложить |
|микросхему 74AC4051 позволяющую коммутировать сигналы с частотой до 100МГц. |
|Для аналоговых ключей в блоке делителей можно, к примеру, использовать |
|микросхемы IH5341 или более быстродействующие, так фирмой "Philips" |
|производятся аналоговые ключи с временем задержки до 2 наносекунд. |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |8 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Имеется также широкий выбор широкополосных операционных усилителей |
|(см.таблицу 1). |
| |
|[pic] |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
Страницы: 1, 2, 3
|