Презентация Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 65 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Технология » Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:65 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:1.48 MB
- Просмотров:88
- Скачиваний:5
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№5 слайд
Содержание слайда: Разрешающая способность
Разрешающая способность – приращение Uвых при преобразовании смежных значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования
где Uпш – номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N – разрядность входного кода ЦАП.
Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.
№6 слайд
Содержание слайда: Погрешность полной шкалы
Погрешность полной шкалы – относительная разность между реальным
и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля.
Является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР.
№8 слайд
Содержание слайда: Нелинейность характеристики
Нелинейность – максимальное отклонение реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2
на статической характеристике ЦАП). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в от-носительных единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР.
№9 слайд
Содержание слайда: Дифференциальная нелинейность характеристики
Дифференциальная нелинейность – максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в ЕМР.
№10 слайд
Содержание слайда: Монотонность и температурная нестабильность характеристики
Монотонность характеристики преобразо-вания – возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D.
Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш,
то характеристика преобразователя немонотонна.
Температурная нестабильность ЦАП характеризуется температурными коэффи-циентами погрешности полной шкалы
и погрешности смещения нуля.
№13 слайд
Содержание слайда: Скорость нарастания
Скорость нарастания – максимальная скорость изменения Uвых(t) во время переходного процесса. Определяется как отношение приращения ΔUвых ко времени Δt, за которое произошло это приращение. Обычно указывается в технических характеристиках ЦАП с выходным сигналом в виде напряжения. У ЦАП
с токовым выходом этот параметр
в большой степени зависит от типа выходного ОУ.
№15 слайд
Содержание слайда: Классификация ЦАП (другие признаки)
ЦАП классифицируются по следующим признакам:
По виду выходного сигнала:
с токовым выходом;
с выходом в виде напряжения.
По типу цифрового интерфейса:
с последовательным вводом входного кода;
с параллельным вводом входного кода.
По числу ЦАП на кристалле:
одноканальные;
многоканальные.
По быстродействию:
низкого быстродействия;
среднего быстродействия;
высокого быстродействия.
№16 слайд
Содержание слайда: ЦАП с суммированием весовых токов
Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем должны суммироваться только токи разрядов, значения которых равны 1.
Следовательно, требуется построить схему, обеспечивающую генерацию
и коммутацию по заданным законам точных весовых токов.
№19 слайд
Содержание слайда: Точность
При высокой разрядности ЦАП токозадающие резисторы должны быть согласованы с высокой точностью. Наиболее жесткие требования по точности предъявляются к резисторам старших разрядов, поскольку разброс токов в них
не должен превышать тока младшего разряда. Поэтому разброс сопротивления
в k-м разряде должен быть меньше, чем
№20 слайд
Содержание слайда: Недостатки схемы
При различных входных кодах ток, потребляемый от источника опорного напряжения (ИОН), будет различным, а это повлияет на величину выходного напряжения ИОН.
Значения сопротивлений весовых резисторов могут различаться в тысячи раз, а это делает весьма затруднительной реализацию этих резисторов в полу-проводниковых ИМС.
В этой схеме к разомкнутым ключам прикладывается значительное напряжение, что усложняет их построение.
№22 слайд
Содержание слайда: Матрица постоянного импеданса
В этой схеме задание весовых коэффициентов ступеней преобразователя осуществляют посредством последовательного деления опорного напряжения с помощью резистивной матрицы постоянного импеданса.
Основной элемент такой матрицы представляет собой делитель напряжения, который должен удовлетворять следующему условию: если он нагружен на сопротивление Rн, то его входное сопротивление Rвх также должно принимать значение Rн. Коэффициент ослабления цепи α=U2/U1 при этой нагрузке должен иметь заданное значение.
№25 слайд
Содержание слайда: Перемножающие ЦАП
Поскольку нижние выводы резисторов 2R матрицы при любом состоянии переключателей Sk соедине-ны с общей шиной схемы через низкое сопротивле-ние замкнутых ключей, напряжения на ключах всегда небольшие, в пределах нескольких мВ.
Это упрощает построение ключей и схем управления ими и позволяет использовать опорное напряжение из широкого диапазона, в том числе
и различной полярности. Поскольку выходной ток ЦАП зависит от Uоп линейно, преобразователи такого типа можно использовать для умножения аналогового сигнала (подавая его на вход опорного напряжения) на цифровой код. Такие ЦАП называют перемножающими.
№26 слайд
Содержание слайда: Точность и быстродействие
Точность этой схемы снижает то обстоя-тельство, что для ЦАП, имеющих высокую разрядность, необходимо согласовывать сопротивления R0 ключей с разрядными токами. Особенно это важно для ключей старших разрядов.
ЦАП на МОП-ключах имеют относительно низкое быстродействие из-за большой входной емкости МОП-ключей
№27 слайд
Содержание слайда: ЦАП на источниках тока
ЦАП на источниках тока обладают более высокой точностью.
В отличие от предыдущего варианта,
в котором весовые токи формируются резисторами сравнительно небольшого сопротивления и, как следствие, зависят
от сопротивления ключей и нагрузки,
в данном случае весовые токи обеспечиваются транзисторными источ-никами тока, имеющими высокое динамическое сопротивление.
№29 слайд
Содержание слайда: Выходной ток
Весовые токи формируются с помощью резистив-ной матрицы. Потенциалы баз транзисторов одинаковы, а чтобы были равны и потенциалы эмиттеров всех транзисторов, площади их эмиттеров делают различными в соответствии
с весовыми коэффициентами.
Входное напряжение для резистивной матрицы создается с помощью опорного транзистора VTоп
и операционного усилителя ОУ1, выходное напряжение которого устанавливается таким,
что коллекторный ток транзистора VTоп принимает значение Iоп. Выходной ток для N-разрядного ЦАП:
№31 слайд
Содержание слайда: Схема на основе операционного усилителя
На рисунке (а) приведена схема с преобра-зователем тока в напряжение на операционном усилителе (ОУ). Эта схема пригодна для всех ЦАП с токовым выходом.
Поскольку пленочные резисторы, опреде-ляющие весовые токи ЦАП, имеют значи-тельный температурный коэффициент сопротивления, резистор обратной связи Rос следует изготавливать на кристалле ЦАП
и в том же технологическом процессе, что обычно и делается. Это позволяет снизить температурную нестабильность преобразова-теля в 300:400 раз.
№33 слайд
Содержание слайда: Получение напряжения на выходе ЦАП с помощью резистора
Для ЦАП на источниках тока преобразование выходного тока в напряжение может быть произведено с помощью резистора (рисунок (б)). В этой схеме невозможно самовозбуждение и сохранено быстродействие, однако амплитуда выходного напряжения должна быть небольшой. В противном случае транзисторы источников тока могут выйти из линейного режима. Такой режим обеспечивается
при низких значениях сопротивления нагрузки: Rн>1 кОм. Для увеличения амплитуды выходного сигнала ЦАП в этой схеме к её выходу можно подключить неинвертирующий усилитель на ОУ.
№39 слайд
Содержание слайда: Устройство ЦАП с суммированием напряжений
На рисунке представлена схема восьмиразрядного ЦАП с суммиро-ванием напряжений.
Основу преобразователя составляет цепь из 256 резисторов равного сопротивления, соединенных последо-вательно.
Вывод W через ключи S0:S255 может подключаться к любой точке этой цепи
в зависимости от входного числа.
№41 слайд
Содержание слайда: Достоинство и недостаток схемы
Достоинством данной схемы является малая дифференциальная нелинейность и гарантиро-ванная монотонность характеристики преобра-зования. Ее можно использовать в качестве резистора, подстраиваемого цифровым кодом.
Недостаток схемы – необходимость изгота-вливать на кристалле большое количество (2N) согласованных резисторов. Тем не менее,
в настоящее время выпускаются 8-ми, 10-ти
и 12-ти разрядные ЦАП данного типа
с буферными усилителями на выходе.
№42 слайд
Содержание слайда: Интерфейсы ЦАП
Структура цифрового интерфейса опреде-ляет способ подключения ЦАП к источнику входного кода, например, МП или МК.
Свойства цифрового интерфейса влияют непосредственно на форму кривой сигнала на выходе ЦАП. Так, неодновременность поступления битов входного слова
на управляющие входы ключей преобра-зователя приводит к появлению узких выбросов, "иголок", в выходном сигнале при смене кода.
№43 слайд
Содержание слайда: Особенности ЦАП в устройствах «жесткой» логики и микропроцессорных системах
При управлении ЦАП от цифровых устройств
с «жесткой» логикой управляющие входы ключей ЦАП могут быть непосредственно подключены к выходам цифровых устройств.
Если же ЦАП входит в состав микро-процессорной системы и получает входной код от шины данных, то он должен быть снабжен устройствами, позволяющими принимать входное слово от шины данных, коммутировать в соответствии с этим словом ключи ЦАП
и хранить его до получения другого слова.
№44 слайд
Содержание слайда: Типы интерфейсов ЦАП
Для управления процессом загрузки входного слова ЦАП должен иметь соответствующие управляющие входы
и схему управления.
В зависимости от способа загрузки входного слова в ЦАП различают преобразователи с последовательным
и параллельным интерфейсами входных данных.
№46 слайд
Содержание слайда: Устройство последовательного интерфейса
Такой преобразователь содержит на кри-сталле помимо собственно ЦАП допол-нительно также последовательный регистр загрузки, параллельный регистр хранения и управляющую логику.
Чаще всего используется трехпроводный интерфейс, который обеспечивает управ-ление ЦА-преобразователем от SPI, QSPI, MICROWIRE интерфейсов процессоров.
№47 слайд
Содержание слайда: Принцип работы интерфейса
При активном уровне сигнала CS (в данном случае - нулевом) входное слово длины N (равной разрядности ЦАП) загружается
по линии DI в регистр сдвига под управ-лением тактовой последовательности CLK.
После окончания загрузки, выставив активный уровень на линию LD, входное слово записывают в регистр хранения, выходы которого непосредственно управ-ляют ключами ЦАП.
№50 слайд
Содержание слайда: Принцип работы параллельного интерфейса
Два регистра хранения нужны, если пересылка входного кода в ЦАП и уста-новка выходного аналогового сигнала, соответствующего этому коду, должны быть разделены во времени.
Подача на вход асинхронного сброса CLR сигнал низкого уровня приводит
к обнулению первого регистра и, соот-ветственно, Uвых ЦАП.
№51 слайд
Содержание слайда: Второй тип параллельного интерфейса ЦАП
Для подключения многоразрядных ЦАП
к устройствам с меньшей, чем у таких ЦАП, разрядностью используется второй вари-ант параллельного интерфейса.
Он предусматривает наличие двух парал-лельных загрузочных регистров для при-ёма младшего байта входного слова МБ
и старшего байта – СБ. Пересылка байтов входного слова в загрузочные регистры может происходить в любой последова-тельности.
№53 слайд
Содержание слайда: Обработка чисел со знаком
Обработка целых чисел (биполярных) имеет определенные особенности. Обычно двоичные целые числа предста-вляются с использованием дополнительного кода. Таким путем с помощью восьми разрядов можно представить числа в диапазоне от -128 до +127. При вводе чисел в ЦАП этот диапазон чисел сдвигают до 0...255 путем прибавления 128. Числа, большие 128, при этом считаются положительными, а числа, меньшие 128, – отрицатель-ными. Среднее число 128 соответствует нулю. Такое представление чисел со знаком, называется смещенным кодом. Прибавление числа, составляющего половину пол-ной шкалы данной разрядности (в нашем примере это 128), делается путем инверсии старшего (знакового) разряда.
№57 слайд
Содержание слайда: Обработка чисел со знаком (3)
Например, у ЦАП на источниках тока, диапазон изменения Uоп ограничен, причем Uвых имеет полярность обратную полярности Uоп. В этом случае биполярный режим наиболее просто реализуется включением дополнительного резистора смещения Rсм между выходом ЦАП
и входом Uоп (рисунок (а)).
Резистор Rсм изготавливается на кристалле ИМС. Его сопротивление выбрано таким, чтобы ток Iсм составлял половину максимального значения Iвых ЦАП.
№58 слайд
Содержание слайда: Обработка чисел со знаком (4)
Для ЦАП на МОП-ключах в целях сохранения температурной стабиль-ности лучше обеспечить формирование Iсм непосредственно в ЦАП. Для этого
в схему такого ЦАП вводят второй операционный усилитель и второй выход ЦАП подключают ко входу этого ОУ (рисунок (б)).
№59 слайд
Содержание слайда: Обработка чисел со знаком (5)
Второй выходной ток ЦАП
На входе ОУ1 ток I'вых суммируется с током Iмр, соответствующим единице младшего разряда входного кода. Суммарный ток инвертируется. Ток, протекающий через резистор обратной связи Rос ОУ2, составляет
С учетом значения Iвых
№61 слайд
Содержание слайда: Система прямого цифрового синтеза (1)
Важной областью применения ЦАП является синтез аналоговых сигналов необходимой формы. Аналоговые генераторы сигналов – синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм – имеют низкую точность и стабильность, не могут управляться от ЭВМ. В последние годы получили развитие системы прямого цифрового синтеза сигналов, обеспечивающие высокую точность задания частоты и начальной фазы сигналов, а также высокую верность воспро-изведения их формы. Более того, эти системы позволяют генерировать сигналы большого многообразия форм, в том числе и форм, задаваемых пользователем.
№63 слайд
Содержание слайда: Система прямого цифрового синтеза (3)
Генератор фазового угла в типичном случае представляет собой накапливающий сумма-тор с регистром. Работает он просто как регистр фазы, содержимое которого получает приращение на некоторый фазовый угол через заданные интервалы времени. Приращение фазы Dj загружается в виде цифрового кода во входные регистры.
Память играет роль таблицы функций. Код текущей фазы поступает на ее адресные входы, а с выхода данных на вход ЦАП поступает код, соответствующий текущему значению заданной функции.
ЦАП в свою очередь формирует аналоговый сигнал.
№64 слайд
Содержание слайда: Система прямого цифрового синтеза (4)
Регистр содержит текущую фазу выходного сигнала в виде целого числа, которое будучи поделено на 2N, где N -разрядность сумматора, равно доле периода. Увеличение разрядности регистра повышает только разрешающую способность этой доли. Частота выходного сигнала равна произведению частоты тактов fтакт на приращение фазы в каждом периоде тактов. При использовании N-разрядного сумматора частота выходного сигнала будет равна
Скачать все slide презентации Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) одним архивом:
-
Аналогово цифровые преобразователи
-
Цифро-аналоговый преобразователь: структурная схема и принцип действия
-
Цифро-аналоговый преобразователь
-
Аналогово-цифровые преобразователи и цифроаналоговые преобразователи
-
Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи (лекция 10)
-
Тема 17. Цифроаналоговые преобразователи. Аналогоцифровые преобразователи
-
Аналоговые и цифровые системы преобразования
-
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
-
Цифровой преобразователь для реализации стыка системной USB-шины с блоком С1-ФЛ-БИ
-
АО концерн ЦНИИ «Электроприбор». Аналоговая и цифровая схемотехника. Обработка сигналов