Слайд 2
![АЦП и ЦАП](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-1.jpg)
Слайд 3
![Цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователи. Общепринятая аббревиатура ЦАП и АЦП. В](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-2.jpg)
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.
Слайд 4
![ЦАП в основном строятся по двум принципам: взвешивающие - с](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-3.jpg)
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
Слайд 5
![Принцип работы взвешивающего ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-4.jpg)
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.
Слайд 6
![ЦАП преобразует цифровой двоичный код Q4Q3Q2Q1 в аналоговую величину, обычно](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-5.jpg)
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+Q2*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.
Слайд 7
![Высокоскоростные ЦАП используются во многих приложениях: испытательном и телекоммуникационном оборудовании,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-6.jpg)
Высокоскоростные ЦАП используются во многих приложениях: испытательном и телекоммуникационном оборудовании, медицинской
электронике, промышленной автоматике и других. В каждом из приложений предусматриваются своя специфика формирования сигнала и требования к его параметрам. Для примера, если требуется связь по постоянному току, с шириной полосы до 100 МГц и асимметричный выход. То в этом случае высокоскоростной ОУ(операционный усилитель) – самое подходящее решение для преобразования комплементарного токового выхода высокоскоростного ЦАП в выходной сигнал напряжения.
Слайд 8
![Упрощенная структурная схема ЦАП с переключателями тока](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-7.jpg)
Упрощенная структурная схема ЦАП с переключателями тока
Слайд 9
![Принцип работы АЦП состоит в измерении уровня входного сигнала и](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-8.jpg)
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.
Внутренний ЦАП преобразует 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
Слайд 10
![В основном применяется три типа АЦП: параллельные - входной сигнал](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-9.jpg)
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.
Слайд 11
![Краткое описание принципа работы параллельных АЦП. Преобразователи этого типа осуществляют](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-10.jpg)
Краткое описание принципа работы параллельных АЦП.
Преобразователи этого типа осуществляют одновременно квантование
сигнала с помощью набора компараторов, включенных параллельно источнику сигнала. 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).
Слайд 12
![При подаче на такой набор компараторов исходного сигнала на выходах](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-11.jpg)
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.
Слайд 13
![Структурная схема 3-разрядного параллельного АЦП](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-12.jpg)
Структурная схема 3-разрядного параллельного АЦП
Слайд 14
![Пример: Максимальное входное напряжение 10В должно соответствовать коду «5» на](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-13.jpg)
Пример: Максимальное входное напряжение 10В должно соответствовать коду «5» на выходе
АЦП. Тогда требуемое значение опорного напряжения может быть найдено из соотношения:
, откуда
Слайд 15
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-14.jpg)
Слайд 16
![Краткое описание принципа работы последовательных АЦП. Преобразователь этого типа является](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-15.jpg)
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.
Слайд 17
![Это позволяет для m-разрядного АЦП выполнить весь процесс преобразования за](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-16.jpg)
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.
Слайд 18
![Структурная схема АЦП последовательных приближений: 1 - ЦАП; 2 -](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-17.jpg)
Структурная схема АЦП последовательных приближений: 1 - ЦАП; 2 - источник
опорного напряжения; 3 - генератор тактовых импульсов; 4 - программное устройство управления и счетчик.
Слайд 19
![Этот преобразователь состоит из компаратора, счетчика и ЦАП. На один](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-18.jpg)
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.
Слайд 20
![Процесс преобразования продолжается до тех пор, пока напряжение обратной связи](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-19.jpg)
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
Слайд 21
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-20.jpg)
Слайд 22
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-21.jpg)
Слайд 23
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-22.jpg)
Слайд 24
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-23.jpg)
Слайд 25
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-24.jpg)
Слайд 26
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-25.jpg)
Слайд 27
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-26.jpg)
Слайд 28
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-27.jpg)
Слайд 29
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-28.jpg)
Слайд 30
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-29.jpg)
Слайд 31
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-30.jpg)
Слайд 32
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-31.jpg)
Слайд 33
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-32.jpg)
Слайд 34
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-33.jpg)
Слайд 35
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-34.jpg)
Слайд 36
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-35.jpg)
Слайд 37
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-36.jpg)
Слайд 38
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-37.jpg)
Слайд 39
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-38.jpg)
Слайд 40
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-39.jpg)
Слайд 41
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-40.jpg)
Слайд 42
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-41.jpg)
Слайд 43
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-42.jpg)
Слайд 44
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-43.jpg)
Слайд 45
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-44.jpg)
Слайд 46
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-45.jpg)
Слайд 47
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-46.jpg)
Слайд 48
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-47.jpg)
Слайд 49
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/250071/slide-48.jpg)