Применение ОУ. Инвертирующий усилитель.

Резисторы, используемые в данных схемах, имеют типичное сопротивление порядка кОм. Использование резисторов с сопротивление менее 1 кОм нежелательно, так как они могут вызвать чрезмерный ток, перегружающий выход ОУ. Резисторы более 1 МОм могут внести повышенный тепловой шум и сделать схему чувствительной к случайным ошибкам вследствие токов смещения.

Инвертирующий усилитель

Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу).

Z_in = R_in (Поскольку V ₋ является виртуальной землей)

Третий резистор с сопротивлением, равным (сопротивление параллельно соединенных резисторов R_f и R_in), устанавливаемый (при необходимости) между неинвертирующим входом и землей, уменьшает ошибку, возникающую из-за тока смещения.

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=10/2=5/2=2, 5/2=1, 25/2=0, 625/2=0, 3125/2=0, 15625/2=0, 078125/2=0, 0390625/2=0, 01953125/2=0, 010, итак N=10.

Способ №2:

10/2^N=0, 010 решим уравнение и найдём N.

10/0, 010=2^N //прологорифмируем Л. и П. части

ln(1000)=N*ln2

N=10.

№_____26______

Счетчик-определение. Классификация.

Счетчиком называется схема, выполняющая функции подсчета количества единичных сигналов, поступивших на ее вход, а также функции формирования и запоминания некоторого кода, соответствующего этому количеству. Счетчики также иногда могут выполнять функции приема и выдачи кода. Схемы счетчиков можно классифицировать по следующим признакам:

1)Основание системы счисления. В вычислительных системах используются двоичные и десятичные счетчики. Двоичные счетчики в свою очередь подразделяются на счетчики с модулем пересчета равным 2n. и модулем пересчета, не равным 2n, где n - разрядность счетчика.

2)Направление переходов счетчика. Счетчики принято разделять на простые (суммирующие или вычитающие), которые могут вести счет только в одном направлении, то есть только прибавлять или вычитать входные сигналы, и реверсивные, которые в зависимости от управляющих сигналов могут вести счет в прямом или обратном направлениях.

3)Способ построения цепей переноса. Различают счетчики с последовательным, сквозным, параллельным и групповым переносом.

4)Способ организации счета. Счетчики могут быть асинхронными и синхронными. В асинхронных счетчиках изменение состояния счетчика осуществляется с поступлением информации только на вход первого каскада. В синхронных счетчиках информационный сигнал поступает одновременно на синхронные входы всех разрядов.

5)Тип элементов, используемых для построения счетчика. Различают счетчики на импульсных, импульсно-потенциальных и потенциальных элементах. Хотя в современной электронной аппаратуре используется все эти три типа.

6)Тип организации счетного элемента. Счетчики могут быть построены на триггерах со счетным входом и на запоминающих элементах с использованием логических суммирующих схем.

Особую группу составляют счетчики, работающие по принципу циклического сдвигающего регистра (кольцевые счетчики). Однако эти счетчики отличаются низкой устойчивостью к помехам и сбоем и в ЭВМ практически не применяются.

Применение ОУ. Интегратор.

Резисторы, используемые в данных схемах, имеют типичное сопротивление порядка кОм. Использование резисторов с сопротивление менее 1 кОм нежелательно, так как они могут вызвать чрезмерный ток, перегружающий выход ОУ. Резисторы более 1 МОм могут внести повышенный тепловой шум и сделать схему чувствительной к случайным ошибкам вследствие токов смещения.

Интегратор

Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где V_in и V_out — функции времени, V_initial — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.

Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.

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.

№_____27______

Асинхронные счётчики.

 

Асинхронные схемы счётчиков обладают общей проблемой, связанной с последовательной «сквозной» сменой состояний триггеров. Этот эффект свойственен некоторым двоичным сумматорам и схемам преобразования данных, и обусловлен накапливающимися задержками при прохождении сигнала от одного элемента логического вентиля к другому. Когда выход Q триггера переключается с 1 на 0, он отдаёт команду на переключение следующему триггеру. Если следующий триггер переходит с 1 на 0, то он также подаёт команду на переключение следующему триггеру и т. д. Однако, поскольку всегда существует небольшая задержка при прохождении сигнала между командой на переключение (синхроимпульс) и действительным переключением (смена состояний выходов Q и Q'), а, следовательно, каждый последующий триггер, который должен поменять состояние, сменит его спустя некоторое время, после того как предыдущий триггер уже поменял своё состояние. Следовательно, при переключении состояний нескольких триггеров, смена состояния происходит не одновременно:

Чем больше триггеров переключается по данному синхроимпульсу, тем большим становится накопленное время задержки от младшего до старшего разряда. По синхроимпульсу в подобной точке смены состояний (например, при переходе с 0111 на 1000), будет происходить «сквозное“ изменение состояний от младшего к старшему разряду, по мере того как происходит смена каждого бита, и подаётся команда для перемены состояния следующего, с небольшой задержкой между двумя соседними триггерами. Если мы внимательнее посмотрим на этот эффект при переходе с 0111 на 1000, то увидим, что в течение короткого периода счётчик будет выдавать неверные значения:

Вместо перехода с " 0111“ на " 1000”, схема будет очень быстро менять состояния в следующей последовательности: 0111-0110-0100-0000 и лишь затем 1000 (в десятичной системе: 7-6-4-0 и затем 8). Из-за такой последовательной (“насквозь" ) смены состояний триггеров, подобная схема называется счётчиком со сквозным переносом или асинхронным счётчиком.

Во многих случаях этот эффект приемлем, поскольку период неверных выходных значений происходит чрезвычайно быстро (для лучшего понимания этого эффекта степень задержки на рисунках преувеличена). Если бы нам потребовалось подать сигнал, например, на ряд светодиодов, то этот промежуток неверных выходных сигналов не внёс бы в работу схемы каких-бы то ни было искажений. Однако это неприемлемо, если бы нам потребовалось использовать счётчик для «выбора» входов мультиплексора или выполнения какой-либо иной задачи, когда ложные выходные сигналы приведут к ошибкам в работе схемы.

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

Подставим в это выражение условие, получим:

 

№_____28______

⇐ Предыдущая123456789

Поделиться: