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. ЦАП. Применение. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.

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.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения

По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода

По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные

По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия

Применение

ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое, например, в проигрывателях компакт-дисков (Audio CD).

Сигнал с ЦАП без интерполяции на фоне идеального сигнала.

3. Чтобы найти необходимое количество разрядов для получения требуемой разрешающей способности, при заданном напряжении полной шкалы, необходимо произвести следующие действия: напряжение полной шкалы делится на 2 до тех пор, пока не будет получена нужная разрешающая способность. При этом следует подсчитать количество делений на 2, что и будет являться НЕОБХОДИМЫМ количеством разрядов (N).

Способ №1:

N=20/2=10/2=5/2=2, 5/2=1, 25/2=0, 625/2=0, 3В

Способ №2:

20/2^N=0, 3 решим уравнение и найдём N.

20/0, 3=2^N //прологорифмируем Л. и П. части

ln(66, 7)=N*ln2

N=6.

№_____11______

Шифратор. Применение.

Шифраторы – микросхемы средней степени интеграции, предназначенные для перевода сигнала, поданного только в один входной провод, в выходной параллельный двоичный код, который появится на выходе шифратора. Чтобы шифратор откликался на входной сигнал только одного провода, его схему делают приоритетной. Тогда выходной код должен соответствовать номеру «старшего» входа, получившего сигнал. Предположим, активные уровни поступили на входы 3, 4, 9. Старший по номеру вход здесь 9, он обладает приоритетом, поэтому выходной код шифратора 1001.

Шифраторы различают по емкости, по числу каналов, а также по формату входного кода (двоичный, двоично-десятичный).

Шифраторы находят различные применение в вычислительной и информационно-измерительной технике. Одно из них – преобразование чисел, вводимых пользователем, например, на калькуляторе, в двоичный код.

Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации в цифровые системы. Такие устройства могут снабжаться клавиатурой, каждая клавиша которой связана с определенным входом шифратора. При нажатии выбранной клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора, и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее выгравированному на клавише символу.

Например: трёхразрядный шифратор

Приоритетный (на всякий пожарный)

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.

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. Зная значение напряжение полной шкалы, мы можем найти напряжения, соответствующие каждому разряду. В нашем случае U_пш=14В и количество разрядов n=6:

N разряд = U_пш/2^N, N ;

1 разряд = 7В;

2 разряд = 3, 5В;

3 разряд = 1, 75В;

4 разряд = 0, 875В;

5 разряд = 0, 4375В;

6 разряд = 0, 21875В;

Зная цифровой код на входе ЦАП можно найти напряжение на выходе: 011011 -> U_вых= 3, 5+1, 75+0, 4375+0, 21875= 6, 125В.

№_____12______

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: