ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 286
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| править код]
Статические характеристики:
Динамические характеристики:
Последовательные ЦАП[править | править код]
В последовательных ЦАП входной код преобразуется в аналоговый сигнал поразрядно. При этом для преобразования всех разрядов используется одна и та же схема, что значительно упрощает устройство, однако скорость преобразования в таких обратно пропорциональна разрядности. Не стоит путать способ преобразования и входной интерфейс устройства: на вход последовательного ЦАП входной код может подаваться как последовательно, так и параллельно. К последовательным ЦАП можно отнести следующие виды:
Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.
Параллельные ЦАП[править | править код]
Архитектуры[править | править код]
Архитектура ЦАП — это способ формирования выходного сигнала на функциональном уровне. Иначе говоря, это описание того, на сумму из каких чисел будет раскладываться значение выходного сигнала. Выходной сигнал формируется с помощью взвешивающих элементов, каждый из которых отвечает за свою "порцию" выходного аналогового сигнала. Различают следующие архитектуры по набору значений взвешивающих элементов:
Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 2. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в двоичной системе счисления. Соответственно, веса элементов, формирующих выходной сигнал, в нормированном виде, будут равны 1, 2, 4, 8, 16 и т. д. Управление взвешивающими элементами осуществляется бинарным кодом.
Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 1. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в унарной системе счисления. Соответственно, веса всех элементов, в нормированном виде, равны 1. Управление осуществляется унарным или унитарным кодом.
Веса элементов представляют собой последовательность чисел Фибоначчи. Выходной сигнал формируется так же, как это происходит в Фибоначчиевой системе счисления.
Кроме того, существует понятие сегментной архитектуры, которая предполагает разделение входного кода на несколько групп. Как правило, две. Каждая группа обрабатывается независимо своим сегментом. Выходные сигналы всех сегментов комбинируются, образуя выходной сигнал ЦАП. Наиболее часто встречается следующая конфигурация сегментной архитектуры: младшие разряды обрабатываются сегментом,
построенном по бинарной архитектуре, старшие разряды - сегментом, построенном по унарной архитектуре.
Аналого-цифровой преобразователь[1][2][3] (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Обратное преобразование осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП, DAC).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.
Классификация регистров
По способу записи/считывания данных различают: последовательные, параллельные и комбинированные регистры.
По функциональному признаку регистры разделяют на две большие группы:
Рассмотрим особенности основных типов регистров, иллюстрируя принципы их построения и работы для N= 4.
Последовательные регистры
В регистрах этого типа запись и считывание выполняются в последовательном коде. В процессе записи данные заносятся в триггеры последовательно во времени бит за битом, при считывании также бит за битом выводятся из регистра. Последовательные регистры имеют один информационный вход X и один выход Y, вход С записи/считывания, вход R начальной установки триггеров регистра в нулевое состояние (сброса). При записи и считывании осуществляются перемещение (сдвиг) информации вдоль регистра. Поэтому последовательные регистры также называют сдвигающими.
Регистром называют последовательностное устройство, выполненное на триггерах того или иного типа. Его основной функцией является хранение данных (информации) в виде N-разрядного двоичного кода. Двоичный код фиксируется на N триггерах. Занесение новых данных в регистр называется операцией записи (записью), вывод данных из регистра – операцией считывания (считыванием). Обмен информацией между регистром и внешними устройствами может происходить в последовательном и (или) параллельном кодах.
Регистры –автоматы с памятью, которые обрабатывают инф-цию на уровне слов. Регистры относятся к интегральным схемам средней степени интеграции.
Регистры делятся на: параллельные, последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – параллельные, универсальные.
Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.
Параллельный двухразрядный регистр.
DI=D0ID1I D0=D0OD1O
В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. Различают устр-ва подключенные к шинам параллельно. При этом возникает задача идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия выхода устр-ва к общей шине используются интегральные схемы,
имеющие выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).
Ф-ции параллельных регистров:
-прием инф-ции
-хранение, если есть сброс
-выдача кодов, если параллельный регистр дополняется вых с 3 состояниями.
Регистр со сдвигом:
В каждом такте работы происходит Сдвиг на 1р вправо эквивалентен делению на 2,положит, а если в лево эквивалентен умножению на 2.
Парал. – последоват. регистр:
Наряду со входом сдвига имеет вход параллельной записи.
Универсальные регистры:
Обладают функциями парал и последоват регистров сдвига. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы:
-хранение
-запись
-сдвиг вправо
-сдвиг в лево
Регистры сдвига исп-ся для преобразования параллельных входов в последовательные и последовательные в параллельные, в схемах умножения и деления.
Признак классификации регистра – способ приёма и выдачи данных: парал., последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – парал. и универсальные. Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.
В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. При этом возникает задача Идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия используется выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).
Регистр с 3мя состояниями:
Если парал-ый рег дополнить вых-ми с 3 сост-ми то у него появится дополн микрооперация – выдача кода. Такие рег можно непосредственно нагружать на общие шины.
Регистр со сдвигом вправо:
Состоит из цепочки D-триггеров вых Q соед. Со входом D и т.д. DR-вход сдвига вправо.
Сдвиг вправо эквивалентен делению на 2,положит. Число – DR=0,отрицат – DR= 1
Это операция преобразования парал. кода в последоват.
Парал. – последоват. регистр:
Наряду со входом сдвига есть парал. взод.
Универсальные регистры:
Обладают функциями парал и последоват регистров. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы.
Запоминающее устройство - носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.
-
Разрядность. Определяет количество уровней аналогового сигнала, которое может воспроизводить ЦАП. Для N разрядного ЦАП число уровней аналогового сигнала равно 2N (включая значение для нулевого кода); -
Напряжение питания;
Статические характеристики:
-
Статическая характеристика преобразования — это зависимости значения выходного сигнала ЦАП от значения входного кода; -
Статическая нелинейность. Для описания статической нелинейности используют две величины: дифференциальная нелинейность (DNL) и интегральная нелинейность (INL); -
Монотонность. Одна из важнейших характеристик ЦАП, которая говорит о том, что при увеличении кода значение аналогового сигнала также увеличивается. Унарная архитектура гарантирует монотонность. Для бинарной архитектуры монотонность не гарантируется; -
Смещение нуля; -
Ошибка усиления;
Динамические характеристики:
-
Быстродействие. Определяется как максимальная частота, с которой можно изменять код на входе ЦАП, получая при этом корректный результат на его выходе. Измеряется в «выборок/с» или в герцах. Может именоваться как частота дискретизации или максимальная частота смены входного кода; -
SNR (отношение сигнал/шум). Считается как отношение мощности восстанавливаемого гармонического сигнала к сумме мощностей всех остальных гармоник в спектре выходного сигнала, кроме кратных, и выражается в децибелах; -
SFDR (динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих). Считается как отношение амплитуды восстанавливаемого гармонического сигнала к амплитуде наибольшей гармоники в спектре выходного сигнала, также выражается в децибелах. Эту характеристику так же ещё называют "динамической линейностью". -
Потребляемая мощность;
Последовательные ЦАП[править | править код]
В последовательных ЦАП входной код преобразуется в аналоговый сигнал поразрядно. При этом для преобразования всех разрядов используется одна и та же схема, что значительно упрощает устройство, однако скорость преобразования в таких обратно пропорциональна разрядности. Не стоит путать способ преобразования и входной интерфейс устройства: на вход последовательного ЦАП входной код может подаваться как последовательно, так и параллельно. К последовательным ЦАП можно отнести следующие виды:
-
Широтно-импульсный модулятор — простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром нижних частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi-аудиотехнике; -
Циклический ЦАП (cyclic DAC); -
Конвейерный ЦАП (pipeline DAC);
Звуковой ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.
Параллельные ЦАП[править | править код]
Архитектуры[править | править код]
Архитектура ЦАП — это способ формирования выходного сигнала на функциональном уровне. Иначе говоря, это описание того, на сумму из каких чисел будет раскладываться значение выходного сигнала. Выходной сигнал формируется с помощью взвешивающих элементов, каждый из которых отвечает за свою "порцию" выходного аналогового сигнала. Различают следующие архитектуры по набору значений взвешивающих элементов:
-
Бинарная архитектура;
Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 2. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в двоичной системе счисления. Соответственно, веса элементов, формирующих выходной сигнал, в нормированном виде, будут равны 1, 2, 4, 8, 16 и т. д. Управление взвешивающими элементами осуществляется бинарным кодом.
-
Унарная архитектура;
Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 1. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в унарной системе счисления. Соответственно, веса всех элементов, в нормированном виде, равны 1. Управление осуществляется унарным или унитарным кодом.
-
Архитектура Фибоначчи;
Веса элементов представляют собой последовательность чисел Фибоначчи. Выходной сигнал формируется так же, как это происходит в Фибоначчиевой системе счисления.
Кроме того, существует понятие сегментной архитектуры, которая предполагает разделение входного кода на несколько групп. Как правило, две. Каждая группа обрабатывается независимо своим сегментом. Выходные сигналы всех сегментов комбинируются, образуя выходной сигнал ЦАП. Наиболее часто встречается следующая конфигурация сегментной архитектуры: младшие разряды обрабатываются сегментом,
построенном по бинарной архитектуре, старшие разряды - сегментом, построенном по унарной архитектуре.
Аналого-цифровой преобразователь[1][2][3] (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Обратное преобразование осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП, DAC).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.
Классификация регистров
По способу записи/считывания данных различают: последовательные, параллельные и комбинированные регистры.
По функциональному признаку регистры разделяют на две большие группы:
-
• регистры хранения, выполняющие только одну – основную функцию; -
• регистры сдвига, выполняющие, помимо хранения, сдвиг информации вдоль регистра. Среди регистров последней группы выделяют реверсивные регистры, позволяющие сдвигать информацию в обе стороны.
Рассмотрим особенности основных типов регистров, иллюстрируя принципы их построения и работы для N= 4.
Последовательные регистры
В регистрах этого типа запись и считывание выполняются в последовательном коде. В процессе записи данные заносятся в триггеры последовательно во времени бит за битом, при считывании также бит за битом выводятся из регистра. Последовательные регистры имеют один информационный вход X и один выход Y, вход С записи/считывания, вход R начальной установки триггеров регистра в нулевое состояние (сброса). При записи и считывании осуществляются перемещение (сдвиг) информации вдоль регистра. Поэтому последовательные регистры также называют сдвигающими.
Регистры
Назначение регистров
Регистром называют последовательностное устройство, выполненное на триггерах того или иного типа. Его основной функцией является хранение данных (информации) в виде N-разрядного двоичного кода. Двоичный код фиксируется на N триггерах. Занесение новых данных в регистр называется операцией записи (записью), вывод данных из регистра – операцией считывания (считыванием). Обмен информацией между регистром и внешними устройствами может происходить в последовательном и (или) параллельном кодах.
Регистры –автоматы с памятью, которые обрабатывают инф-цию на уровне слов. Регистры относятся к интегральным схемам средней степени интеграции.
Регистры делятся на: параллельные, последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – параллельные, универсальные.
Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.
Параллельный двухразрядный регистр.
| R  | C | DI | POн | Опер-ция |
| 0 | * | * | 0 | Cброс |
| 1 | 0 | * | D0 | Хранение |
| 1 | 1 | * | D0 | Хранение |
| 1 |  | di | di | Пар-ая запись |
DI=D0ID1I D0=D0OD1O
В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. Различают устр-ва подключенные к шинам параллельно. При этом возникает задача идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия выхода устр-ва к общей шине используются интегральные схемы,
имеющие выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).
Ф-ции параллельных регистров:
-прием инф-ции
-хранение, если есть сброс
-выдача кодов, если параллельный регистр дополняется вых с 3 состояниями.
Регистр со сдвигом:
В каждом такте работы происходит Сдвиг на 1р вправо эквивалентен делению на 2,положит, а если в лево эквивалентен умножению на 2.
Парал. – последоват. регистр:
Наряду со входом сдвига имеет вход параллельной записи.
Универсальные регистры:
Обладают функциями парал и последоват регистров сдвига. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы:
-хранение
-запись
-сдвиг вправо
-сдвиг в лево
Регистры сдвига исп-ся для преобразования параллельных входов в последовательные и последовательные в параллельные, в схемах умножения и деления.
Признак классификации регистра – способ приёма и выдачи данных: парал., последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – парал. и универсальные. Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.
В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. При этом возникает задача Идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия используется выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).
Регистр с 3мя состояниями:
Если парал-ый рег дополнить вых-ми с 3 сост-ми то у него появится дополн микрооперация – выдача кода. Такие рег можно непосредственно нагружать на общие шины.
Регистр со сдвигом вправо:
Состоит из цепочки D-триггеров вых Q соед. Со входом D и т.д. DR-вход сдвига вправо.
Сдвиг вправо эквивалентен делению на 2,положит. Число – DR=0,отрицат – DR= 1
Это операция преобразования парал. кода в последоват.
Парал. – последоват. регистр:
Наряду со входом сдвига есть парал. взод.
Универсальные регистры:
Обладают функциями парал и последоват регистров. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы.
Запоминающее устройство - носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.