Основы схемотехники аналого-цифровых устройств (1500,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 004.3'144:621.3.049(075.8) ББК 32.973.26-04я73-1 А19 Допущено учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». Рецензент кандидат технических наук, доцент филиала ГОУВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске В. А. Тихонов Аверченков О. Е. А19 Основы схемотехники аналого-цифровых устройств: учебное пособие по курсу «Схемотехника ЭВМ». – М.: ДМК Пресс, 2012. – 80 с. ISBN 978-5-94074-350-7 В пособии описываются основные устройства, сочетающие как аналоговые, так и цифровые цепи, применяемые в микропроцессорной технике для взаимодействия с аналоговым миром, окружающим процессор. К таким устройствам относятся аналоговые коммутаторы, пороговые устройства (с гистерезисом и без), цифроаналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи. Рассмотрены не только принципы действия подобных устройств, но и приведены конкретные примеры их реализации, что позволяет рекомендовать данное пособие для курсового проектирования. УДК 004.3'144:621.3.049(075.8) ББК 32.973.26-04я73-1 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. © Аверченков О. Е., 2012 ISBN 978-5-94074-350-7 © Оформление, ДМК Пресс, 2012

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ Введение .......................................................................................................................................... 5 1 Аналоговые ключи и коммутаторы .............................................................................. 6 1.1. Аналоговый ключ ......................................................................................................... 7 1.1.1. Общие сведения ................................................................................................ 7 1.1.2. Проводящее состояние ключа ...................................................................... 8 1.1.3. Непроводящее состояние ключа ...............................................................10 1.1.4. Динамическая погрешность ключа ..........................................................11 1.1.5. Условное графическое обозначение (УГО) ...........................................11 1.1.6. Выбор микросхемы ключа ...........................................................................12 1.2. Аналоговый коммутатор ..........................................................................................12 1.2.1. Внутренняя структура и УГО ....................................................................12 1.2.2. Параметры .........................................................................................................13 1.2.3. Пример использования коммутатора ......................................................14 1.2.4. Разновидности микросхем ..........................................................................15 1.3. Схема выборки-хранения ........................................................................................16 1.3.1. Схема и принцип действия .........................................................................16 1.3.2. Погрешность недозаряда .............................................................................17 1.3.3. Погрешность хранения .................................................................................18 1.3.4. Микросхема КР1100СК2 .............................................................................19 1.4. Аналоговые ключи с изолированным управлением .......................................19 1.4.1. Ключ с трансформаторным управлением ..............................................19 1.4.2. Ключ с оптическим управлением .............................................................20 1.4.3. Контактные ключи .........................................................................................21 1.4.4. «Летающий конденсатор» ...........................................................................23 2 Цифроаналоговые преобразователи .........................................................................25 2.1. Структура ЦАП ...........................................................................................................26 2.1.1. Общие сведения ..............................................................................................26 2.1.2. Параметры ЦАП .............................................................................................27 2.1.3. Структура ЦАП ...............................................................................................28 2.1.4. ЦАП на основе двоично-взвешенных резисторов ..............................28 2.1.5. ЦАП на основе резисторной матрицы R-2R .........................................30 2.2. Микросхемы ЦАП и их применение ...................................................................31 2.2.1. УГО ЦАП .........................................................................................................31 2.2.2. Параллельный интерфейс ЦАП ................................................................31 2.2.3. Последовательный интерфейс типа SPI ................................................33 2.2.4. Последовательный интерфейс типа Up/Down ....................................34 2.2.5. Области использования ЦАП ....................................................................35 2.3. Время-импульсный ЦАП.........................................................................................36 2.3.1. Общие сведения ..............................................................................................36 2.3.2. Формирование ШИМ-сигнала ..................................................................38 2.3.3. Аппаратное формирование ШИМ-сигнала ..........................................39 2.3.4. Сглаживающий фильтр ................................................................................40

Стр.4

4 СОДЕРЖАНИЕ 3 Пороговые устройства ....................................................................................................42 3.1. Аналоговые компараторы ........................................................................................43 3.1.1. Общие сведения ..............................................................................................43 3.1.2. Основные параметры ....................................................................................45 3.1.3. Схемы сравнения ............................................................................................46 3.1.4. Двухпороговый компаратор .......................................................................48 3.1.5. Формирование прямоугольного сигнала ...............................................49 3.2. Пороговое устройство с гистерезисом – триггер Шмитта ...........................50 3.2.1. Общие сведения ..............................................................................................50 3.2.2. Формирование прямоугольного импульса ...........................................51 3.2.3. Логический элемент с гистерезисом ........................................................52 3.2.4. Прецизионный триггер Шмитта ...............................................................52 4 Аналого-цифровые преображения (АЦП) .............................................................54 4.1. Общие сведения и параллельный АЦП ..............................................................55 4.1.1. Основные параметры АЦП .........................................................................55 4.1.2. Параллельный АЦП ......................................................................................56 4.1.3. Последовательно-параллельный АЦП ...................................................57 4.2. АЦП на основе ЦАП и компаратора ...................................................................58 4.2.1. Общие сведения ..............................................................................................58 4.2.2. Развертывающий алгоритм .........................................................................59 4.2.3. Следящий алгоритм .......................................................................................60 4.2.4. Алгоритм поразрядного уравновешивания ...........................................61 4.3. Особенности обслуживания микросхем АЦП .................................................62 4.3.1. Обслуживание АЦП К572ПВ3 ..................................................................62 4.3.2. АЦП с последовательным интерфейсом ................................................63 4.3.3. Особенности встроенных АЦП .................................................................65 4.4. Времяимпульсный АЦП развертывающего типа ............................................66 4.4.1. Основные сведения ........................................................................................66 4.4.2. Схема простейшего время-импульсного АЦП .....................................67 4.4.3. Расчетные соотношения ...............................................................................68 4.4.4. Уменьшение погрешности ...........................................................................69 4.5. АЦП двойного интегрирования ............................................................................70 4.5.1. Общие сведения ..............................................................................................70 4.5.2. Реализация АЦП двойного интегрирования ........................................72 4.6. Частотные и сигма-дельта АЦП ............................................................................73 4.6.1. Частотные АЦП ..............................................................................................73 4.6.2. Преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) .................................74 4.6.3. Структура сигма-дельта АЦП ....................................................................76 4.6.4. Передискретизация ........................................................................................77 4.6.5. Замена однобитовых устройств .................................................................77 Литература ....................................................................................................................................79

Стр.5