АЦП - реферат

Институт Переподготовки Кадров

Уральского Муниципального Технического Института

Кафедра микропроцессорной техники

Оценка работы

Члены комиссии

АЦП ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФОРМЫ СЛУЧАЙНОГО

Электронного СИГНАЛА

Курсовая работа

Объяснительная записка

Управляющий

к.т.н. доцент Д.Г.Матюнин

Слушатель

Группа СП-913 А.А.Соколов

ЕКАТЕРИНБУРГ

1997

СОДЕРЖАНИЕ

ПОСТАНОВКА Задачки……………………………………………………-

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………3

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АЦП…………………………………4

2. БУФЕРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ АЦП - реферат…………………………………………6

3. ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ………………7

4. СХЕМА Пуска………………………………………………………8

5. АЦП КР1107ПВ2………………………………………………………9

6. КПУ "ЭЛЕКТРОНИКА МС 2702" …………………12

7. Программка РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА………………13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………15

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………16

ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………………17

ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………………18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ Перечень…………………………………19

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Проектирование восьмиразрядного быстродействующего АЦП для наблюдения формы сигнала снимаемого с фэу.

Особенные дополнительные сведения: Входное сопротивление 75 ом

Измеряемые входные амплитуды 0¸-2В

Измеряемые времена от 10mS до 1 mS

Погрешности в измерении амплитуды АЦП - реферат и времени менее 5%

-3-

ВВЕДЕНИЕ

Последние десятилетия обоснованы широким внедрением в отрасли народного хозяйства средств микроэлектроники и вычислительной техники, обмен информацией с которыми обеспечивается линейными аналоговыми и цифровыми преобразователями (АЦП и ЦАП).

Современный шаг характеризуется огромных и сверхбольших интегральных схем ЦАП и АЦП владеющими высочайшими эксплуатационными параметрами: быстродействием, малыми погрешностями, многоразрядностью АЦП - реферат. Включение БИС ЦАП и АЦП единым, функционально законченным блоком очень упростило внедрение их в приборы и установки, применяемые как в научных исследовательских работах, так и в индустрии и отдало возможность резвого обмена информацией меж аналоговыми и цифровыми устройствами.

-4-

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АЦП

Структурная схема АЦП представлена на рис. 1.1

Структурная схема АЦП - реферат АЦП

рис 1.1

Она содержит буферный усилитель (БУ), средством которого осуществляется развязка высочайшей входной ёмкости АЦП микросхемы КР1107ПВ2 от источника сигнала. Источник опорного напряжения (ИОН) служит для питания делителя напряжения в АЦП, для подачи опорных квантованных напряжений на компараторы. Оцифровка входного аналогового сигнала осуществляется в АЦП (микросхема КР1107ПВ АЦП - реферат2), которая конвертирует аналоговый сигнал амплитудой 0¸2 В с частотой преобразования менее 20 МГц в восьмибитный выходной код, вид которого определяется програмно, подачей двухбитного кода на входы 36, 41 микросхемы. Выходной код, через магистральный усилители (МУ1, МУ2) поступает на порт РВ контроллера ввода-вывода КР580ВВ55 запрограммированного на ввод, а потом АЦП - реферат зависимо от программки или в ОЗУ применяемого в данной схеме программируемого

-5-

универсального контроллера (КПУ) "Электроника МС2702", или через порт РА, запрограммированного на выход, выводится на сопрягаемый контроллер для обработки данных \1\.

Седьмой бит порта РС употребляется как стробирующий АЦП канал. В этот бит выставляется логическая еденица с частотой, определяемой программкой контроллера АЦП - реферат.

Пуск АЦП на преобразование реализован программно. С помощью схемы пуска, содержащей компараторы, срабатывающей от отрицательного сигнала амплитудой –1мВ до –4В и RS-триггера, выходным сигналом которого поданным на бит С7 порта РС , запускается программка преобразования АЦП. Бит С5 порта РС употребляется как канал сигнала готовности к началу преобразования.

-6-

2. БУФЕРНЫЙ АЦП - реферат УСИЛИТЕЛЬ

Соответствующей особенностью микросхемы КР1107ПВ2 является большая входная ёмкость (более 100 пф). В связи с этим, при использовании этих микросхем в измерительных устройсвах появляется необходимость в буферном каскаде для развязки источника сигнала от емкостной нагрузки. При чем на этот каскад накладываются очень жесткие требования по стабильности коэффициента усиления, термостабильности, полосе пропускания АЦП - реферат, так же требуется высочайшее входное сопротивление, чтоб не заносить погрешности в измеряемый сигнал либо входное сопротивление, равное волновому сопротивлению кабеля, соединяющего источник сигнала и АЦП.

Схема, указаная на рис. 2.1 может работать с ёмкостью нагрузки до 300 пФ с полосой пропускания до 20 МГц, нелинейность АЧХ - 0,2 % и коэффициент передачи равный 1.

База АЦП - реферат буферного неинвертирующего усилителя - дифференциальный каскад, собранный на транзисторах VT1 и VT2. Нагрузкой его является схема – "токовое зеркало" на микросборке из 2-ух подобранных по чертам транзисторах (DA1).

На выходе собран эмиттерный повторитель на транзисторе VT6, согласованный с дифференциальным каскадом и с токовым повторителем VT4. Резисторы R1-R3 образуют делитель АЦП - реферат напряжения для подстройки "0" на выходе усилителя без сигнала на входе. На транзисторах VT3-VT4 и диодиках VD1-VD3 собраны два источника тока для питания дифференциального каскада и токового повторителя./2/

принципная электронная схема буферного усилителя

Рис 2.1

-7-

3. ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Параллельные АЦП, такие как применяемая микросхема КР1107ПВ2 построены на принципе одновременного сравнивания (преобразования АЦП - реферат) сигнала оковём квантования при помощи набора компараторов, на один вход которых подаётся исследуемый сигнал, а на другой квантованные по уровню опорного напряжения. Они создаются прецизионным делителем напряжения , который питается от наружного источника опорного напряжения, к нему предъявляются высочайшие требования по стабильности выходного напряжения, потому что оно в АЦП - реферат основном определяет погрешность АЦП.

Принципная схема источника опорного напряжения представлена на рис. 3.1

Он выдаёт стабилизированное напряжение равное 2В, с точностью 0,01 % в спектре теиператур от –20 до +40 ° С.

Выходное напряжениеформируется как разница меж падением напряжения на светодиоде VD1 и эмиттерном переходе транзистора VT2. Оба эти напряжения имеют отрицательный температурный коэффициент 2мВ АЦП - реферат/град. , в следствии чего напряжение на резисторах R2 и R3 термостабильно. Транзисторы сборки VT1, резистор R1 и диодик VD2 образуют стабилизатор тока светодиода VD1. В связи с тем, что температурный коэффициент напряжения светодиода несколько меньше того же коэффициента эмиттерного перехода транзистора VT2, для компенсации различия стабилизатор выполнен с отрицательным АЦП - реферат коэффициентом (за сче диодика VD2). Для обеспечения равенства температур светодиод и транзистор VT2 обязаны иметь термический контакт.

Принципная СХЕМА ИСТОЧНИКА ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Рис. 3.1

-8-

4. СХЕМА Пуска

Для согласования времени прихода сигнала на вход установки и началом цикла преобразования АЦП служит схема пуска, представленная на рис. 4.1

Схема пуска содержит внутри себя компаратор АЦП - реферат, срабатывающий от отрицательного импульса, амплитудой от –1мВ до –4В и выдающий на выходе логический сигнал, или логическую еденицу, амплитудой от 3 до 5В, или логический ноль, амплитудой до 0.5В

Для регулировки уровня срабатывания компаратора – исключения срабатывания от шумов и наводок, служит делитель напряжения на резисторах R1 и R2, регулировка вероятна в границах АЦП - реферат от 0 до 4 В.

Сигнал с выхода компаратора подаётся на R-вход RS-триггера устанавливая уровень логической еденицы на выходе триггера и бите C7 порта РС. Этот бит опрашивается программкой контроллера и при обнаружении на нём логической еденицы начинаетсятактирование АЦП и запись результата в память контроллера.

При установке в бите АЦП - реферат С5 порта РС логической еденицы сбрасывается запускающий сигнал с выхода триггера, схема пуска приводиться в готовность к новенькому циклу преобразования.


СХЕМА Пуска

Рис. 4.1

-9-

5. АЦП КР1107ПВ2

Интегральная полупроводниковая микросхема КР1107ПВ2 представляет собой быстродействующий восьмиразрядный аналогоцифровой преобразователь с частотой преобразования до 20 МГц. Микросхема создана для преобразования входных аналоговых АЦП - реферат сигналов в спектре отрицательных напряжений от –2В до 0В в один из кодов параллельного считывания: прямой двоичный, оборотный двоичный, прямой дополнительный, оборотный дополнительный.

Построение АЦП по стопроцентно параллельной схеме позволяет получить наибольшее быстродействие при малой динамической погрешности без использования наружной схемы подборки хранения во всем спектре частоты преобразования.

Выходные уровни и АЦП - реферат уровни управляющих сигналов АЦП соответствуют уровням ТТЛ.

Конструктивно ИС КР1107ПВ2сделана в металлокерамическом корпусе с 64 выводами типа 2136.64-1. Особенностью корпуса является наличие радиатора, выполненного в виде анодированной пластинки из аллюминевого сплава. Такая конструкция обеспечивает работу микросхемы в спектре температур –10 ¸ +70 °С.

Предназначение выводов ИС КР1107ПВ2

Опорное напряжение АЦП - реферат U1

Вход (аналоговый сигнал)

Общий (аналоговая земля)

Вход корректировки нелинейности

Опорное напряжение U2

Напрежение питания Uп1

Общий (цифровая земля)

Тактовый сигнал

Выход 8 (младший разряд)

Выход 7

Выход 6

Выход 5

Управление выходным кодом, вход 2

Выход 4

Выход 3

Выход 2

Выход 1 (старший разряд)

Управление выходным кодом, вход 1

Напряжение питания Uп2

11

13, 15, 16, 18, 20

14, 19

17

22

28, 43

29, 42

30

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

47-50

Главные электронные характеристики

-10-

Напрежение питания Uп1

Напрежение АЦП - реферат питания Uп2

Выходное напряжение высочайшего уровня

Выходное напряжение малого уровня

Напрежение смещения "0" на выходе

Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы

Дифференциальная нелинейность

Напрежение источника U1

Напряжение источника U2

Наибольшее время преобразования

Наибольшая частота преобразования

Апертурная неопределенность

Входная ёмкость

-6В

>2.4B

>0.4B

-0.1¸0.1B

-0.1¸0.1B

-1¸1 ЕМР

-0.1¸0.1B

-2В

<100нS

£20МГц

<60пS

<300пФ

Обобщенная схема паралелльного АЦП КР1107ПВ2 представлена на рисунке 5.1 /3/

ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО АЦП

Рис. 5.1

-11-

Микросхема АЦП - реферат состоит из резистивного делителя опорных напряжений, 256 стробируемых компараторов, дешифратора кодов компараторов, логических схем управления выходным кодом и выходного регистра хранения.

Виды выходных кодов и надлежащие им уровни напряжений на входах 36 и 41 представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1

Таблица выходных кодов АЦП КР1107ПВ2

ТИП КОДА Логические уровни
36 41

Прямой двоичный

Оборотный двоичный

Прямой с дополнением до 2-ух

Оборотный с дополнением АЦП - реферат до 2-ух

1

0

1

0

1

0

0

1

-12-

6. КПУ "ЭЛЕКТРОНИКА 2702"

Универсальный программируемый контроллер "ЭЛЕКТРОНИКА 2702" построен на базе процессора К580ВМ80, содержит в собственном составе два контроллера ввода-вывода, два программируемых таймера, контроллер прямого доступа к памяти, контроллер прерываний, микросхемы неизменной и оперативки, схемы логики управления. Управление контроллера осуществляется с клавиатуры, результаты показываются на экране АЦП - реферат.

Контроллер оперирует восьмибитным параллельным кодом, имеет 40 восемь двунаправленных программируемых канало ввода-вывода. Контроллер может производить последующие операции:

1. Опрос портов ввода-вывода и запись инфы из их в ОЗУ.

2. Запись в порты ввода-вывода инфы из ОЗУ.

3. Все операции с памятью соответствующие для микропроцессора К580ВМ80 и

определяемые набором его АЦП - реферат команд.

-13-

7. ПРОГРАММ РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА

Программка, обеспечивающая работу контроллера и АЦП должна:

1. Предугадывать программное изменение выходного кода АЦП.

2. Стробировать АЦП и записывать результаты в ОЗУ с данной программно

частотой.

3. Предугадывать программное изменение памяти, отводимой для записи

сигнала.

4. Опрашивать один из портов в ожидании сигнала начала преобразования.

5. Сбрасывать схему пуска АЦП - реферат в начальное состояние выставлением в одном из

каналов порта сигнала готовности.

Блок-схема программки представленна на рис. 7.1

Полный листинг программки с пояснениями приведен ниже

Установление режима работы адаптера

"1" в бит С5 порта РС – сброс триггера сигнал готовности

Выделен бит С7, если А=0 нет запуска – ожидание

А¹0 – запуск

Начало области памяти под запись

03 - тип выходного кода

40 – сигнал стробируемый в АЦП - реферат бите С6

Оставлен сигнал вида выходного кода

Не сброшен сигнал стробирования

Опрос порта РВ, запись из него данных в ОЗУ с адресом в HL

Программка временной задержки для стробирования

АЦП

ХХ = 01H TCИ = 1 mS

ХХ = 10H TCИ = 10 mS

ХХ = 1FH TCИ = 100 mS

ХХ = 2EH TCИ = 1 Ms

Проверка конца памяти, адресок в Н 2900

MVI A, 8A;

OUT F7 ;

MVI АЦП - реферат A, 20;

OUT F6 ;

M1: IN F6 ;

ANI A, 80;

JN M1 ;

LXI H, 2200;

M3: MVI A, 43;

OUT F6 ;

MVI 03 ;

OUT F6 ;

IN F5 ;

MOV M, A;

M2: MVI B, XX;

DCR B ;

NOP ;

NOP ;

NOP ;

JNZ M2 ;

MVI A, 29;

CMP H ;

INX H ;

JNZ M3 ;

HALT

-14-

БЛОК – СХЕМА Программки АЦП - реферат РАБОТЫ АЦП

Рис. 7.1

-15-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге проделанной работы спроектировано восьмиразрядное параллельное АЦП для наблюдения формы случайного сигнала, снимаемого с ФЭУ. Данные с АЦП через программируемый контроллер могут передаваться в микропроцессорную систему компьютера для наблюдения и обработки. Установка соответствует данным техническим условиям, позволяет обрабатывать входные сигналы отрицательной полярности амплитудой АЦП - реферат от 0 до –2 В и продолжительностью более 10mS. Выходные данные представляются восьмиразрядным кодом с наибольшей погрешностью по амплитуде менее 5% и по продолжительности менее 3%.

-16-

Приложение 1

БУФЕРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Поз.

обозн.

ОБОЗНАЧЕНИЕ Кол-во Примечание
ТРАНЗИСТОРЫ
DA1 КТС 3101А 1
VT1-VT3 КТ 315Г 3
VT4 КП 103Е 1
VT5,VT6 КТ 315Г 2
ДИОДЫ
VD1,VD2 КС 170А 2
VD3 КД 521 1
VD4 КС 170А 2
КОНДЕНСАТОРЫ
C1-C3 Н70 –0,15 ±10% х160В 3
C4,C АЦП - реферат5 Н50-6 –50,0 ±10% х20В 2
C6,C7 Н70 –0,15±10% х160В 2
РЕЗИСТОРЫ
R1 МЛТ-0,25-1,2К ±10% 1
R2,R3 МЛТ-0,25-620 ±10% 2
R4 СП4-1б–330 ±10% 1
R5 МЛТ-0,25-620 ±10% 1
R6 МЛТ-0,25-330 ±10% 1
R7 МЛТ-0,25-3 К ±10% 1
R8 МЛТ-0,25-47 ±10% 1
R9 МЛТ-0,25-11 ±10% 1
R10 МЛТ-0,25-47 ±10% 1
R11 МЛТ-0,25-11 ±10% 1
R12 МЛТ-0,25-3,6К ±10% 1
R13 МЛТ-0,25-1,8К ±10% 1
R14 МЛТ-0,25-470 ±10% 1
R15 МЛТ-0,25-1,8К ±10% 1
R16 МЛТ-0,25-30 ±10% 1
R17 МЛТ-0,25-1,3К ±10% 1
R18 МЛТ АЦП - реферат-0,25-43 ±10% 1
R19 МЛТ-0,25-8,2 ±10% 1
R20 МЛТ-0,25-82 ±10% 1

-17-

Приложение 2

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Поз.

обозн.

ОБОЗНАЧЕНИЕ Кол-во Примечание
ТРАНЗИСТОРЫ
VT1 КТС 3101А 1
VT2 КТ 315Г 1
ДИОДЫ
VD1 АЛ 307Б 1
VD2 КД 521А 1
РЕЗИСТОРЫ
R1 МЛТ-0,25-620 ±10% 1
R2 СП4-1б–200 ±10% 1
R3 МЛТ-0,25-2,2К ±10% 1

-18-

Приложение 3

СХЕМА Пуска

Поз.

обозн.

ОБОЗНАЧЕНИЕ Кол-во Примечание
МИКРОСХЕМЫ
DD1 К 521CА 1
DD2 K 555 TM2 1
РЕЗИСТОРЫ
R1 МЛТ-0,25-1К ±10% 1
R2 МЛТ-0,25-2,2K ±10% 1

-19-

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ Перечень

1.Федерков Б.Г., Телец АЦП - реферат В.А., Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование,

характеристики, применение. М.: Энергоиздат, 1990. –320с.

2.Валах В.В., Григорьев В.Ф., Быстродействующие АЦП для измерения формы случайных сигналов М.: Приборы и техника эксперемента. 1987. №4 с.86-90

3.Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их характеристик. Под редакцией Марцинкявючеса. М.: Радио и связь. 1988

–224с.



abstrakcionistskij-ideal-v-v-kandinskogo.html
abstraktnie-formalnie-sistemi.html
abstraktnij-ekspressionizm-doklad.html