9.5. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Основные параметры АЦП в интегральном исполнении (6; 79] приведены в табл. 9.9, методы построения и функционирование которых рассмотрены в § 9.2.

Таблица 9.9

Микросхема АЦП является универсальным многофункциональным узлом для устройств аналогового ввода-вывода микропроцессорных систем.

Совместно с внешними компоратором (или ОУ), ИОН, генератором счетных импульсов (ГСИ), микросхема выполняет функции (табл. 9.10) АЦП (рис. 9.19,а) последовательных приближений (поразрядного уравновешивания) с выводом параллельного двоичного кода через выходные каскады с тремя состояниями, а также функции ЦАП (рис. ) с параллельным побайтным (или последовательным) вводом информации с микропроцессора выводов микросхемы приведено в табл. 9.11.

Рис. 9.19.

В режиме АЦП имеется возможность организации синхронной и циклической работы ИС, произвольного уменьшения разрядности преобразования и вывода данных в параллельном коде. Сигнал в АЦП преобразуется за 12 рабочих и 2 вспомогательных тактов (рис. 9.20). Первый вспомогательный такт «Сброс» используется для синхронизации системы и установления всех устройств в начальное состояние, второй — для формирования сигнала «Конец преобразования» и организации циклической работы.

Каждый такт по длительности занимает два периода СИ.

Полярность входного напряжения может быть любой и устанавливается соответствующим выбором полярности опорного напряжения . Разрядность преобразования можно уменьшить до произвольного числа разрядов путем подачи на вывод «Запуск» повторного сигнала «Запуск» по окончании такта. Для перевода АЦП из синхронного режима работы в циклический необходимо вывод 22 Выход «Цикл» соединить с выводом 28 Вход «Цикл», а на вход 27 «Запуск» подать логический «0».

Таблица 9.10

Рис. 9.20

Таблица 9.11

(см. оригинал)

Работа микросхемы в режиме ЦАП (рис. ) возможна в двух вариантах (параллельный или последовательный ввод информации). При параллельном вводе информация подается на цифровые вход-выходы. При этом информация в регистры ЦАП записывается подачей на вывод 25 («Вход СИ») пары счетных импульсов длительностью не менее . Для стирания информации на вывод 27 (вход «Запуск») подается логическая «1» с одновременной подачей пары счетных импульсов на вывод 25 («Вход СИ»), Для ввода информации в последовательном коде соответствующий -разрядный код подается на вывод 1 («Последовательный вход») с парами счетных импульсов, начиная с младшего разряда (МР).

Рис. 9.21.

Микросхема (рис. 9.21) совместно с ИОН и несколькими резисторами и конденсаторами выполняет функцию АЦП, работающего по принципу двухкратного интегрирования с автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала. Цифровая информация на выходе микросхемы представляется в семисегментном коде и отображается на -диапазонном светодиодном цифровом табло с семисегментными индикаторами типа . Назначение выводов микросхемы приведено в табл. 9.12.

Диапазон входного сигнала определяется внешним опорным напряжением . Текущие показания цифрового табло соответствуют . Микросхема имеет дифференциальные входы для входного сигнала и ИОН. Это позволяет измерять напряжения, «плавающие» относительно источника питания, и устранять синфазные помехи в цепях входного сигнала и ИОН. При преобразовании входного сигнала, измеряемого земли, выводы необходимо подсоединить к шине земля 21 (вывод 44). Для повышения точности гнутреннего ГСИ можно использовать кварцевый резонатор, подключаемый между выводами 39 и . Элементы в этом случае не используют. При работе от внешнего ГСИ импульсы подают на вывод 40, а выводы 38 и 39 не используют. Для проверки работоспособности выходных каскадов необходимо вывод 37 (20) кратковременно присоединить к источнику . При этом на табло должно появиться значение — 1,888. Значения элементов коррекции для приведены в табл. 9.13.

Микросхема представляет собой -разрядный быстродействующий АЦП параллельного преобразования входного напряжения, изменяющегося до 0 в двоичный код (прямой или обратной) с дополнением до двух (прямого или обратного) (рис. 9.22,а, с).

Таблица 9.12

(см. оригинал)

Тип выходного кода АЦП задавая кодовой комбинацией на выводах 44, 48 (36, 41) соответственно: двоичной прямой код 11 (обратный 00); дополнением до двух прямой код 10 (обратный 01). По выводу возможна коррекция напряжения смещения нуля на входе, а по выводу — абсолютной погрешности преобразования в конечной точке шкалы. Временная диаграмма работы АЦП показана на рис. 9.22,г, из которой следует, что в момент времени когда на выходе АЦП появляется результат выборки, на входе — (гг выборка. Частота преобразования АЦП не превышает 20 МГц. Следует предусмотреть разделение цифровой и аналоговой земли с соединением их только в одной точке — клемме источника питания. Назначение выводов приведено в табл. 9.14.

Таблица 9.13

Рис. 9.22.

Микросхема (рис. ) представляет собой -разрядный быстродействующий АЦП параллельного действия с временем преобразования 20 не. Преобразователь имеет цифровой выход переполнения, позволяющий увеличить разрядность до семи путем параллельного соединения.

Таблица 9.14

(см. оригинал)

Микросхема К1108ПВ1 является 10 (8)-разрядным прецизионным АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания). Назначение выводов в табл. 9.15

Таблица 9.15

(см. оригинал)

Содержит ИОН, ГСИ и выходной регистр на три состояния с хранением информации преобразования в течение последующего цикла преобразования и выдачей ее в двоичном параллельном коде. -разрядный режим (рис. 9.23,а) устанавливается подключением вывода 13 к выводу 14, при -разрядном режиме (рис. ) вывод 13 соединяется с выводом 15. При работе с внутренним ИОН (рис. 9.23,а) необходимо вывод 19 через конденсатор подключить на «землю» (вывод 20). Внешнее опорное напряжение (рис. ) можно подать на вывод 18, при этом вывод 19 подключают через резистор сопротивлением 100 Ом к выводу 20.

Рис. 9.23.

При работе с внутренним ГСИ (рис. 9.23,а) вывод 23 через конденсатор емкостью можно подключив к выводу 20. В системе с жесткой синхронизацией тактов преобразования внешний ГСИ (с периодом не) подключается к выводу 23, при этом уровень СИ должен соответствовать уровням ЭСЛ схем (рис. ). Для сопряжения тактового входа СИ (вывод 23) с ТТЛ можно использовать интегральную схему преобразователя уровня ЭСЛ типа .

Выборка АЦП производится по сигналу «Запуск» (уровень логический «0» ТТЛ) и по переднему фронту СИ и длится 12 периодов (рис. информации заканчивается выдачей сигнала АЦП в систему о готовности данных (уровень логический «0» ТТЛ на выводе И «Готовность информация из АЦП на шину данных по сигналу «Разре

Микросхема обеспечивает аналого-цифровое преобразование однополярного или биполярного сигнала в -рэзрялный двоичный код. Микросхема содержит АЦП последовательного приближения с встроенными ИОН и ГСИ (с частотой . Выходные каскады с тремя состояниями позволяю! передавать инфоруацию непосредственно на шину данных МП. При включении АЦП в однополярном режиме необходимо гычод 15 (однополярный или двухполярный сигнал ) соединить с выводом земля»), а в двухиолярном режиме вывод 15 должен быть свободным.

Рис. 9.24.

Для коррекции смещения нуля в диапазоне ЕМР рекомендуется к выводу 14 (Аналоговая земля) подключать схему регулировки смещении нуля (рис. 9.24,а), а для регулирования диапазона необходимой шкалы входного напряжения до 10, 24 В в цепь аналогового входа (вывод 13) включают переменный регистр Ом.

внешнему снгналу «Преобразование» (ПР) (вывод 11) АЦП начинает преобразование входной информации в режиме однократного запуска (рис. ) или стартсюпном режиме (рис. 9.24,в) По окончании преобразования АЦП вырабатывает сигнал «Готовность данных» — ГД (вывод 17) и информация через выходные каскады с тремя состояниями поступает на цифровые выходы.

Аппаратурное и программное обеспечение современных МП и микроЭВМ позволяет осуществлять цифровую обработку информации с большой скоростью в информационно-измерительных системах обработки сигналов. Поэтому одним из важнейших требований АЦП и ЦАП является возможность их сопряжения с МП по шине адреса, по шине данных и шине управления, которые необходимы выбора начала преобразования, инициирования и управления процессом преобразования и пере