Исследование аналого-цифрового и цифрового преобразователей

Аналого-цифровые преобразователи предназначены для преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов в дискретные (цифровые), которые могут использоваться в системах передачи данных, микропроцессорных устройствах и ЭВМ, цифровых измерительных системах и т.п.

Цифроаналоговые преобразователи осуществляют преобразование цифрового сигнала в аналоговый, который может применяться в целях управления различного рода регуляторами, графическими построителями и другими устройствами непрерывного действия. В принципе ЦАП выполняет функцию восстановления аналогового сигнала из цифрового.

Существует множество типов ЦАП и АЦП. В настоящей работе исследуются аналого-цифровой преобразователь, основанный на методе поразрядного кодирования, когда аналоговая величина преобразуется в пропорциональное количество импульсов, а затем в параллельный двоичный код 8421, и цифроаналоговый преобразователь с резистивной сеткой (аттенюатором R-2R), осуществляющий преобразование дискретного сигнала, задаваемого импульсной последовательностью, в непрерывный.

Принцип работы ЦАП заключается в следующем.

Дискретный сигнал, заданный последовательностью с числом импульсов, пропорциональным значению исследуемого параметра, поступает на вход двоичного счётчика (в данной работе четырёхразрядного - ИМО К155ИЕ5 D1) и преобразуется в параллельный код 8421, получаемый на выходах этого счётчика. Потенциалы с выходов подаются на сетку R-2R и создают падение напряжения на выходном сопротивлении ЦАП 2R, пропорциональное двоичному числу, записанному в счётчик. Это и есть аналоговая величина, полученная из дискретной с помощью цифроаналогового преобразователя.

Принцип построения АЦП следующий.

Аналоговый сигнал подаётся на один из входов компаратора D3, устанавливая таким образом порог его срабатывания. На другой вход компаратора поступает сигнал с выхода аттенюатора R-2R. В случае, когда этот сигнал меньше аналоговой величины, на вход 3 триггера Т (D1) подаётся высокий потенциал и триггер может работать в счётном режиме, принимая импульсы от генератора импульсной последовательности и преобразуя вместе со счётчиком число импульсов в параллельный код 8421. Потенциалы с выходов счётчика поступают на резистивную сетку R-2R, преобразуются в аналоговый сигнал, подаваемый далее на второй вход компаратора D3. До тех пор, пока этот сигнал не будет равен значению порога срабатывания компаратора, происходит наращивание содержимого счётчика. Как только сигнал, снимаемый с выхода аттенюатора, будет равен величине порога компаратора, а значит преобразуемому аналоговому сигналу, компаратор переводит триггер в устойчивое состояние и счет импульсов прекращается. Цифровой код 8421 со счётчика подаётся на преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора, и на индикаторе высветится число, представляющее аналоговую величину в цифровой форме.

аналоговый цифровой преобразователь сигнал

Рисунок 1 - схема АЦП

Рисунок 2 - схема ЦАП.

    Интересное из раздела

    Автоматизированная система учета энергоресурсов
    Вследствие роста тарифов на энергоресурсы, потребляемые населением (газ, вода, электроэнергия), встает вопрос о необходимости оперативного и достоверного контро ...

    Устройство оперативной памяти статического типа емкостью 12 Кб для микропроцессора Intel 8080
    Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектронной элементной базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой д ...

    Проектирование блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа
    Электронно-лучевой осциллограф является наиболее универсальным измерительным прибором, позволяющим исследовать сложные электрические процессы, визуально наб ...