Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и дешифраторы
Устройства, преобразующие аналоговый сигнал в цифровой код и цифровой код в аналоговый сигнал. Расчет синхронного счетчика, дешифратора. Использование пакета схемотехнического моделирования Micro-CAP. Расчет и построение цифро-аналогового преобразователя.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2012 |
| Размер файла | 414,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Расчет дешифратора
2. Расчет синхронного счетчика
3. Расчет цифро-аналогового преобразователя
4. Построение аналого-цифрового преобразователя
Заключение
Список использованных источников
Введение
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - устройство, преобразующее аналоговый сигнал в цифровой код. Как правило, АЦП применяется для ввода аналогового сигнала в цифровую ЭВМ. АЦП характеризуется разрядностью (количеством дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе) и частотой дискретизации (частотой выборки цифровых значений из аналогового сигнала).
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - устройство, преобразующее цифровой код в аналоговый сигнал. Характеризуется разрядностью (количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести) и максимальной частотой дискретизации (максимальной частотой, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат).
Дешифратор - устройство, выполняющее преобразование одного цифрового кода в другой. В данной работе дешифратор выполняет преобразование из взвешенного двоично-десятичного кода в код семисегментного преобразователя. В связи с повсеместным использованием ЭВМ, устройства, выполняющие преобразования аналоговых сигналов в цифровые и обратно находят широкое применение.
Целью работы является освоение методов проектирования цифровых устройств с использованием пакета схемотехнического моделирования Micro-CAP.
В ходе данной работы необходимо решить следующие задачи: для взвешенного двоично-десятичного кода с весами 8 -4 -2 1 спроектировать дешифратор из взвешенного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора, ЦАП взвешивающего типа, АЦП последовательного приближения. В соответствии с вариантом на задание в счетчике АЦП в порядке понижения веса разряда используются следующие типы триггеров: D, T, JK, RS.
1 Расчет дешифратора
Семисегментный индикатор содержит семь сегментов a, b, c, d, e, f, g (рисунок 1).
Рисунок 1 - Семисегментный индикатор
В соответствии с заданными весами составим таблицу истинности для дешифратора (таблица 1):
Таблица 1 - Таблица истинности
|
A |
B |
C |
D |
||||||||||
|
8 |
-4 |
-2 |
1 |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
|||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
3 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
4 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
5 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
6 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
7 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
8 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
9 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Найдем минимизированные выражения для переменных a, b, c, d, e, f, g с помощью карт Карно:
|
a |
b |
c |
|||||||||||||||
|
1 |
0 |
X |
X |
1 |
1 |
X |
X |
1 |
1 |
X |
X |
||||||
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
||||||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
||||||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||||||
|
d |
e |
f |
|||||||||||||||
|
1 |
0 |
X |
X |
1 |
0 |
X |
X |
1 |
0 |
X |
X |
||||||
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
||||||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
||||||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||||||
|
g |
|||||||||||||||||
|
0 |
0 |
X |
X |
||||||||||||||
|
X |
X |
X |
X |
||||||||||||||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
||||||||||||||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
Модель дешифратора в пакете Micro-CAP приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Модель дешифратора в пакете Micro-CAP
2. Расчет синхронного счетчика
Счетчик используется в АЦП последовательного приближения. В соответствии с заданием в счетчике используются синхронные триггеры с динамической синхронизацией по срезу импульса: D, T, JK, RS. Причем в старшем разряде - D-триггер, в младшем - RS-триггер. В соответствии с заданными весами составим таблицу переходов триггеров счетчика (таблица 2).
Таблица 2 - Таблица переходов
|
A |
B |
C |
D |
|||||||
|
8 |
-4 |
-2 |
1 |
D |
T |
JK |
RS |
|||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
? |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
? |
? |
? |
? |
|
|
2 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
? |
|
|
3 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
? |
? |
|
|
4 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
? |
|
|
5 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
? |
? |
? |
|
|
6 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
? |
|
|
7 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
? |
? |
|
|
8 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
? |
|
|
9 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
? |
0 |
0 |
? |
В соответствии со словарем триггеров (таблица 3) заполним карты Карно для переменных S, R, J, K, T, D:
цифровой аналоговый преобразователь моделирование
Таблица 3 - Словарь переходов
|
S |
R |
J |
K |
T |
D |
||
|
0 |
0 |
X |
0 |
X |
0 |
0 |
|
|
1 |
X |
0 |
X |
0 |
0 |
1 |
|
|
? |
1 |
0 |
1 |
X |
1 |
1 |
|
|
? |
0 |
1 |
X |
1 |
1 |
0 |
|
S |
R |
J |
|||||||||||||||
|
1 |
0 |
X |
X |
0 |
1 |
X |
X |
0 |
1 |
X |
X |
||||||
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
||||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
X |
X |
||||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
X |
X |
||||||
|
K |
T |
D |
|||||||||||||||
|
X |
X |
X |
X |
0 |
1 |
X |
X |
0 |
1 |
X |
X |
||||||
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
||||||
|
X |
X |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||||||
|
X |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
Модель схемы синхронного счетчика в пакете Micro-CAP представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Модель синхронного счетчика в пакете Micro-CAP
3. Расчет цифро-аналогового преобразователя
ЦАП взвешивающего типа работает следующим образом. 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. Сопротивления резисторов находятся по формуле:
, (14)
где - сопротивление резистора, соответствующего i-тому разряду, - сопротивление общего для всех разрядов резистора в цепи обратной связи операционного усилителя, - вес i-того разряда.
Таким образом, для :
Отрицательные веса используют источник опорного напряжения с отрицательным напряжением относительно общей точки. Модель ЦАП взвешивающего типа в пакете Micro-CAP представлена на рисунке 4. Напряжение на выходе ЦАП при последовательном счете показано на рисунке 5.
Рисунок 4 - Модель ЦАП взвешивающего типа в пакете Micro-CAP
Рисунок 5 - Выходное напряжение ЦАП
4. Построение аналого-цифрового преобразователя
АЦП последовательного приближения содержит в своем составе синхронный счетчик, ЦАП, компаратор, параллельный регистр. В начальный момент времени все триггеры счетчика находятся в нулевом состоянии, Цифровой сигнал со счетчика преобразуется с помощью ЦАП в аналоговый и сравнивается компаратором с входным аналоговым сигналом, который подвергается аналого-цифровому преобразованию. Пока напряжение на выходе ЦАП меньше напряжения входного аналогового сигнала, счетчик считает, последовательно увеличивая напряжение на выходе ЦАП. В момент времени, когда напряжение на выходе ЦАП становится больше напряжения входного аналогового сигнала, счет останавливается и разрешается запись цифрового кода со счетчика в регистр. Периодически счетчик обнуляется и весь процесс повторяется.
Модель АЦП в пакете Micro-CAP, а также дешифратор и ЦАП представлены на рисунке 6. Графики, иллюстрирующие работу АЦП и ЦАП при синусоидальном сигнале на входе АЦП приведены на рисунке 7.
Рисунок 6 - АЦП, дешифратор и ЦАП в пакете Micro-CAP
Рисунок 7 - Напряжения на входе АЦП и на выходе ЦАП
Заключение
Изучил методы проектирования цифровых устройств, ознакомился с принципом работы ЦАП взвешивающего типа и АЦП последовательного приближения.
Список использованных источников
1. Разевиг, В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7 / В.Д. Разевиг. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
2. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника / У. Титце, К. Шенк ; перевод с нем. - М.: Мир, 1982.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности архитектуры и принцип работы конвейерных аналого-цифровых преобразователей. Использование цифровой корректировки для устранения избыточности. Схемы КМОП ключа, выборки-хранения, компаратора, умножающего цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.02.2013Аналого-цифровой преобразователь - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код. Современные типов архитектуры АЦП. Основа дискретизации непрерывных сигналов. Схемы параллельных, последовательных, двухступенчатых, сигма-дельта АЦП.
доклад [709,1 K], добавлен 18.01.2011Характеристика основных типов цифро-аналоговых преобразователей. Особенности программирования портов ввода вывода микроконтроллера. Составление программ, синтезирующих аналоговый сигнал заданной формы. Схемы резистивной матрицы, листинг программы.
лабораторная работа [226,1 K], добавлен 22.11.2012Расчет источника опорного напряжения для схемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Выбор компаратора, составление счетчика. Принцип работы АЦП. Получение полосового фильтра. Граничная частота входных сигналов. Перевод сигнала в аналоговую форму.
курсовая работа [925,5 K], добавлен 05.11.2012Аналоговые и релейные сигналы. Выбор цифро-аналогового преобразователя, элементной базы запоминающих устройств. Карта распределения адресного пространства. Расчет на потребляемую мощность, на нагрузочную способность, на задержку формирования сигнала.
курсовая работа [146,9 K], добавлен 23.06.2012Понятие аналого-цифрового преобразователя, процедура преобразования непрерывного сигнала. Определение процедур дискретизации и квантования. Место АЦП при выполнении операции дискретизации. Классификация существующих АЦП, их виды и основные параметры.
курсовая работа [490,2 K], добавлен 27.10.2010Микропроцессорное вычислительное устройство для обработки информации и управления в составе радиотехнической системы. Формирование программы генерации "пилы". Преобразование цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 23.02.2013Параметры цифрового потока формата 4:2:2. Разработка принципиальной электрической схемы. Цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, усилитель аналогового сигнала, выходной каскад, кодер системы PAL. Разработка топологии печатной платы.
дипломная работа [615,9 K], добавлен 19.10.2015Цифро-аналоговый преобразователь, предназначенный для преобразования числа в напряжение или ток. ЦАП с широтно-импульсной модуляцией и суммированием весовых токов. Обработка чисел, имеющих знак. Перемножители и делители функций. Статические параметры ЦАП.
реферат [245,3 K], добавлен 13.05.2009Изучение принципа работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП и ADC) . Классическая схема аналого-цифрового преобразования: аналоговый сигнал, компараторы, выходной код, шифратор. Характеристика отсчётов аналогового сигнала и частей опорного напряжения.
статья [344,1 K], добавлен 22.09.2010
