1. Мультиплексор



страница18/18
Дата17.10.2016
Размер1.09 Mb.
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

№_____28______


1. 4-х разрядный параллельный однофазный регистр на основе D-триггеров.

Регистром называется устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» - двоичного числа или другой кодовой комбинации, а также для преобразований кодов чисел, поразрядное логическое сложение и умножение двух чисел и т.д.

Основные элементы регистра – двоичные ячейки, в качестве которых применяются триггеры. Количество двоичных ячеек определяется количеством двоичных разрядов слов (длиной слова), на которую рассчитан регистр. Обычно регистры выполняют на основе RS, D, JK триггеров. Регистр – один из основных элементов цифровой ЭВМ и многих других устройств вычислительной техники. Конкретные регистры обычно являются специализированными и реализуют лишь некоторые операции.

D – входы для записи данных, С – разрешение на запись данных (как правило, запись производится не побитно или потетрадно – по 4 бита, поэтому все входы соединины между собой), Q – выходы для чтения данных.

В отличии от записи данных, где запись производится только при наличии 1 на входе «разрешение на запись» считывание возможно в любой момент времени. Также возможно считывание по 1 биту и предусмотрены выходы для считывания инвертированного сигнала (выходы над Q1, Q2, Q3, Q4).

2. Типы ЦАП.

Наиболее общие типы электронных ЦАП:



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 низких частот. Такой способ часто используется для управления скоростью электромоторов, а также становится популярным в Hi-Fi (класс аппаратуры) аудиотехнике;

ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования; часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП, который является практически линейным. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (c постоянной длительностью импульса, но с изменяемой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь выступает в роли фильтра высоких частот для шума квантования. Большинство ЦАП большой разрядности (более 16 бит) построены на этом принципе вследствие его высокой линейности и низкой стоимости. Быстродействие дельта-сигма ЦАП достигает сотни тысяч отсчетов в секунду, разрядность — до 24 бит. Для генерации сигнала с модулированной плотностью импульсов может быть использован простой дельта-сигма модулятор первого порядка или более высокого порядка как MASH (англ. Multi stage noise SHaping). С увеличением частоты передискретизации смягчаются требования, предъявляемые к выходному фильтру низких частот и улучшается подавление шума квантования;

взвешивающий ЦАП, в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность из-за необходимости наличия набора множества различных прецизионных источников или резисторов. По этой причине взвешивающие ЦАП имеют разрядность не более восьми бит;

цепная R-2R схема является вариацией взвешивающего ЦАП. В R-2R ЦАП взвешенные значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R. Это позволяет существенно улучшить точность по сравнению с обычным взвешивающим ЦАП, так как сравнительно просто изготовить набор прецизионных элементов с одинаковыми параметрами. Недостатком метода является более низкая скорость вследствие паразитной емкости;

сегментный ЦАП содержит по одному источнику тока или резистору на каждое возможное значение выходного сигнала. Так, например, восьмибитный ЦАП этого типа содержит 255 сегментов, а 16-битный — 65535. Теоретически, сегментные ЦАП имеют самое высокое быстродействие, так как для преобразования достаточно замкнуть один ключ, соответствующий входному коду;

гибридные ЦАП используют комбинацию перечисленных выше способов. Большинство микросхем ЦАП относится к этому типу; выбор конкретного набора способов является компромиссом между быстродействием, точностью и стоимостью ЦАП.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения:

1 разряд = 5В;

2 разряд = 2,5В;

3 разряд = 1,25В;

4 разряд = 0,625В;

5 разряд = 0,3125В;

6 разряд = 0,15625В;

Так как 9.0625В>5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда напряжение на выходе повысится до 7,5В. Замыкаем 3 разряд, напряжение на выходе повысится до 8,75В. Замыкаем 4 разряд получаем на выходе высокое напряжение. Замыкаем 5 разряд получаем на выходе требуемое напряжение, это соответствует коду 011010.



№_____29______


1. Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от двоичного кода на адресной шине. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду (это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный), (цифровые многопозиционные переключатели, по-другому, коммутаторы). У мультиплексора может быть, например, 16 информационных входов, 4 управляющих входа (входа селекции) и один выход. Это означает, что если к этим 16 входам присоединены 16 источников цифровых сигналов – генераторов последовательных цифровых слов, то байты от любого из генераторов можно передавать в единственный выходной провод. Для этого нужный нам вход требуется выбрать, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четвертой степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Мультиплексоры способны выбирать (селектировать) определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Мультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Без применения мультиплексоров невозможно построить высокоскоростные сети связи, эффективно резервировать передаваемый по сетям трафик и масштабировать эксплуатируемые сети. D0-D3 информационными входами. А0-А1 адресными входами.



2. Закон Ома. Законы Кирхгофа.

Закон Ома для всей цепи выражает соотношение между электродвижущей силой (ЭДС), сопротивлением и током. Согласно этому закону ток в замкнутой цепи равен ЭДС источника деленной на сопротивление всей цепи:



I - ток, протекающий по цепи; E - ЭДС, генератора, подключенного к электрической цепи; Rг - сопротивление генератора;

Rц - сопротивление цепи.

Закон Ома для участка цепи. Ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению между началом и концом  участка и обратно пропорционален сопротивлению участка. Аналитически закон выражается в следующем виде:



где I - ток, протекающий на участке цепи; R - сопротивление участка цепи; U - напряжение на участке цепи.

Обобщенный закон Ома. Сила тока  в контуре цепи прямо пропорциональна алгебраической сумме ЭДС всех источников цепи и обратно пропорциональна арифметической сумме всех активных сопротивлений цепи.



где m и n – количество источников и резисторов в контуре цепи.

При алгебраическом суммировании со знаком “плюс” берутся те ЭДС, направление которых совпадает с направлением тока, а со знаком “минус”– те ЭДС, направление которых не совпадает с направлением тока


Первый закон Кирхгофа


Рассматривая разветвленные электрические цепи, состоящие из нескольких контуров, нам необходимо установить соотношения между токами, приходящими к любому узлу, и токами, уходящими от него. Из физической сущности электрического тока следует, что общее количество носителей тока, притекающее к узлу в течении некоторого промежутка времени, равно количеству носителей, утекающему от узла за тоже время. Если предположить, что это положение не выполняется, то в узловой точке должно происходить накопление зарядов или убыль - утечка зарядов. На практике эти явления не наблюдаются, следовательно, мы можем утверждать, что сумма величин токов, притекающих к точке разветвления, равна сумме величин токов, утекающих от нее.

 Условимся токи, притекающие к точке разветвления, считать положительными, а токи, утекающие от нее, - отрицательными и сформулируем окончательно первый закон Кирхгофа:



Алгебраическая сумма величин токов в точке разветвления равна нулю.


Второй закон Кирхгофа


Второй закон Кирхгофа связывает между собой э. д. с., действующие в любом замкнутом контуре, и падения напряжения на сопротивлениях, входящих в данный контур.

Исходя из принципа электрического равновесия, можно сделать логический вывод, что в установившемся режиме, когда токи в контуре не изменяются, все э. д. с. уравновешиваются падениями напряжения.

В самом деле, если предположить, что сумма э. д. с. превышает сумму падений напряжения, то ток в цепи должен возрасти. Наоборот, если сумма падений напряжения превышает сумму э. д. с., то ток должен уменьшиться.

Таким образом, алгебраическая сумма э. д. с., действующих в любом замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех участках этого контура. Математически второй закон Кирхгофа выражается формулой:



3. Формула для расчета выходного напряжения на ОУ, работающем в режиме инвертора, имеем:

Подставим в это выражение условие, получим:




№_____30______


1. Демультиплексор - устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и куча выходов. Демультиплексор — устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Ко входу подключается тот выход, чей номер соответствует состоянию двоичного кода (устройство, которое преобразует последовательный код в параллельный).

Демультиплексоры – цифровые многопозиционные переключатели, также называемые коммутаторами. У демультиплексора может быть, например, 1 информационный вход, 4 управляющих входа (входа селекции) и 16 выходов. Это означает, что если на этот единственный вход подается какой-то цифровой сигнал, то его можно коммутировать на любой из этих 16 выходов. Для этого требуется выбрать нужный нам вход, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четверной степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Демультиплексоры также способны выбирать, селектировать определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Демультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Демультиплексоры (размножители сигналов) могут применяться в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами, энергетических объектов, в аппаратуре технической диагностики, для комплексной автоматизации объектов атомной энергетики и в других областях промышленности.



Из-за схожести структур мультиплексора и демультиплексора в КМОП сериях есть микросхемы, которые одновременно являются мультиплексорром и демультиплексором, смотря с какой стороны подавать сигналы.



2. Характеристики ЦАП. ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП.

Точность абсолютная – разность между имеющимся на выходе аналоговым сигналом и выходным сигналом, который ожидают получить при подаче на вход преобразователя данного цифрового кода. Источниками ошибок являются погрешность коэффициента передачи, погрешность смещения нуля, нелинейность и шум. Погрешность обычно взаимосвязана с разрешающей способностью, т.е. она всегда меньше ½ МР полной шкалы (ПШ).

Точность относительная – отклонение аналогового напряжения, соответствующего данному коду (отнесённого к полному интервалу аналоговых значений характеристик передачи прибора) от его теоретического значения (отнесённого к тому же интервалу) после калибровки интервала полной шкалы. Единицами измерения являются проценты. Относительную погрешность можно интерпретировать как меру нелинейности.

Коэффициент передачи – аналоговый масштабный коэффициент, обеспечивающий нормальное соотношение преобразования.

Младший разряд (МР) – разряд, обозначающий наименьшее значение или вес. Его аналоговый вес относительно ПШ составляет 2-n , где n – количество двоичных цифр. Характеризует наименьшее значение аналогового сигнала, которое можно получить на выходе n-разрядного преобразователя.

Старший разряд (СР) – разряд, соответствующий наибольшему значению или весу. Его аналоговый вес относительно интервала ПШ ЦАП составляет 1/2 .

Разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести. Обычно задается в битах; количество бит есть логарифм по основанию 2 от количества уровней. Например, однобитный ЦАП способен воспроизвести два (21) уровня, а восьмибитный — 256 (28) уровней. Разрядность тесно связана с эффективной разрядностью (англ. ENOB, Effective Number of Bits), которая показывает реальное разрешение, достижимое на данном ЦАП.

Время установления – время, требуемое для того, чтобы в ответ на заданное изменение цифрового сигнала выходной сигнал ЦАП достигал определённого значения, отличающегося от окончательного на некоторую величину (обычно МР).

Время переключения – время, требуемое для изменения состояния переключателей (время задержки + время нарастания сигнала от 10 до 90 %).

Максимальная частота дискретизации — максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Котельникова для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот, спектр которого простирается до 20 кГц, необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц. Стандарт Audio CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц; для воспроизведения данного сигнала понадобится ЦАП, способный работать на этой частоте. В дешевых компьютерных звуковых картах частота дискретизации составляет 48 кГц. Сигналы, дискретизованные на других частотах, подвергаются передискретизации до 48 кГц, что частично ухудшает качество сигнала.

Монотонность — свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.

Динамический диапазон — соотношение наибольшего и наименьшего сигналов, которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах. Данный параметр связан с разрядностью и шумовым порогом.

Статические характеристики:

DNL (дифференциальная нелинейность) - характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода на 1 младший значащий разряд (МР), отличается от правильного значения;

INL (интегральная нелинейность) - характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна; INL показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики;

Частотные характеристики:

SNDR (отношение сигнал/шум+искажения) - характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений;

HDi (коэффициент i-й гармоники) - характеризует отношение i-й гармоники к основной гармонике;

HD (коэффициент гармонических искажений) - отношение суммарной мощности всех гармоник (кроме первой) к мощности первой гармоники.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения: 1 разряд = 5В; 2 разряд = 2,5В; 3 разряд = 1,25В; 4 разряд = 0,625В; 5 разряд = 0,3125В; 6 разряд = 0,15625В; Так как 8,75В>5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда напряжение на выходе повысится до 7,5В. Если замкнуть 3 разряд, то на выходе мы получим удовлетворяющее нас напряжение, эквивалентно коду 111000.
Каталог: wordpress -> wp-content -> uploads
uploads -> Пособие по организации и роли систем торгово-промышленных палат Маркус Пилгрим и Ральф Мейер Бонн, Германия
uploads -> Методические рекомендации по проведению урока знаний в общеобразовательных организациях по теме «Моя Родина Алтай»
uploads -> Отчет о выполнении проекта реализации технологической платформы
uploads -> Русская Палестина от Патриарха Никона до наших дней
uploads -> Перечень медицинских противопоказаний для поступления
uploads -> Методические рекомендации по реализации дополнительных профессиональных программ повышения квалификации в сфере закупок


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал