Файл: Курс лекций по микроконтроллерам.pdf

63

–BD-выход сигнал гашения всех индикаторов в линейке, генерируется автоматически ККИ при смене отображаемой информации.

65

D0…Dn-1 – двоичные разряды кода, подаваемого на ЦАП; U”1”–напряжение соответствующее уровню «1».

Недостатки данного ЦАП:

–из-за нестабильности уровней логической «1» и «0» (U”1” и U”0”), ЦАП имеет высокую погрешность (U”1”=5÷2,4В; U”0”=0÷0,4В);

–требуется определенное количество точных резисторов с номиналами отличающихся на 2.

Для устранения первого недостатка логические сигналы D0…Dn-1 используют только для управления ключами, которые коммутируют сопротивление к постоянному высокостабильному источнику напряжения (опорное).

R

n

I∑ = ∑Ii

i=1

= −UОПОР 2Кn−1

где К= Dn-1; Dn-2;…-целое двоичное число;

Основным свойством схемы “R-2R” является способность делить ток I0 на 2 при любой коммутации ключей Dn-1, Dn-2,…,D0. Осуществляется многократное деление на 2.

66

Пример: Определить двоичное число, которое при выводе ЦАП сформирует на выходе напряжение –5,3В, если опорное напряжение равно

Uопор=+10,24, а n=11.

Современные ЦАП строятся как правило на основе схем “R-2R” c внутренним или внешним суммированием токов на ОУ.

В зависимости от включения данного ОУ и источника опорного напряжения ЦАПы могут работать в режимах:

–однополярного выходного напряжения 0 ≤ UЦАП ≤ UОПОР.

–Двуполярного - UОПОР/2 ≤ UЦАП ≤ UОПОР/2.

5.2.Общая структура подсистемы ввода аналоговых сигналов

Структура имеет вид: U11,…,Unm–измеряемые сигналы;

К1,…,Кn–аналоговые коммутаторы сигналов в группах; выбор сигнала определяется кодом подаваемым на шину “выбор в группе”;

НУ1,…,НУn–нормирующий усилитель -для преобразования диапазона измерения сигнала к максимальному диапазону измерения сигнала на входе АЦП (УВХ);

КГ–коммутатор группдля подключения одной из групп;

УВХ–для сохранения сигналов неизменными, во время его АЦ преобразования.

К1,…,Кn; КГ–реализуется на основе интегрированных схем КМОП и НМОП аналоговых коммутаторов (серии К590, К591,CD4000 и т.д.)

Основными характеристиками при выборе аналоговых коммутаторов является:

67

–число коммутаторных входов;

–диапазон коммутируемых напряжений;

–максимально коммутируемый ток;

–переходное сопротивление с коммутируемого ключа и др.

Ну как правило реализуется на основе инвертируемых и не инвертируемых усилителей с ООС на основе ОУ.

Коэффициент усиления НУ выбирается исходя из диапазона измеряемого сигнала и диапазона входного сигнала на АЦП:

В случае измерения (слабого изменения) сигналов, ОУ для НУ выбирается по напряжению смещения нуля Uсм0:

∆АЦП–измерение входного напряжения АЦП на единицу младшего разряда (максимальная погрешность).

Изображенная схема подсистемы ввода аналоговых сигналов используется при измерении сигналов с сильно различающимися диапазонами измерения. В этом случае сигналы с близким диапазоном измерения формируется в единую группу. Такое объединение позволяет уменьшить число требуемых НУ.

5.3.Основные типы АЦП, используемые в МПУ. Основные характеристики выбора АЦП

В настоящее время в МПУ используют следующие типы АЦП:

–АЦП на основе преобразователей “напряжение-частота”. К данному типу относят АЦП с дельта –сигма -модуляцией;

–АЦП “время-импульсные” однократным и двойным интегрированием сигнала, они преобразуют измеряемое напряжение в временной интервал;

–АЦП последовательного счета и последовательных приближений. Они строятся на основе ЦАП;

–АЦП параллельного преобразования, данный тип быстродействующий, но малоразрядный.

Выбор АЦП для МПУ осуществляют на основе следующих характеристик:

2)время преобразования –интервал времени между подачей сигнала на вход АЦП и появление устойчивого кода на выходе;