Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс - [4]

Шрифт
Интервал

В начале цикла преобразования логическое управляющее устройство замыкает все ключи S>T и S>c, вследствие чего все конденсаторы одновременно заряжаются до уровня входного напряжения V>i(режим выборки). Затем все ключи размыкаются (режим хранения), и пороговый детектор начинает формировать биты данных, сравнивая напряжение REF- с напряжениями на каждом из конденсаторов матрицы.

Первым обрабатывается напряжение на конденсаторе, установленном в цепи матрицы с максимальным весом (в данном случае — вес 512). Для этого узел 512 подключается к источнику напряжения REF+, а все остальные узлы подключаются к REF-. Если напряжение в суммирующей точке больше порога срабатывания детектора, примерно равного VCC/2, то бит данных устанавливается в нулевое состояние, а узел 512 подключается к источнику напряжения REF-. В противном случае, если напряжение в суммирующей точке меньше порога, бит данных устанавливается в единичное состояние, а узел 512 подключается к источнику REF+ до завершения процесса преобразования. Та же последовательность операций повторяется для цепи с весом 256, потом с весом 128 — и так до тех пор, пока не будет определено значение каждого разряда регистр» данных.

Следует помнить, что n-разрядный АЦП может сформировать лишь 2>n различных двоичных кодовых слов (256 для 8 разрядов, 1024 для 10 разрядов, 4096 для 12 разрядов и т. д.). Разница между двумя соседними кодовыми словами соответствует аналоговому весу младшего значащего разряда (МЗР, или LSB в иностранной литературе). Изменение входного напряжения на величину, меньшую по сравнению с этой разницей, может быть не отражено в выходных данных. Некоторые преобразователи, кроме того, вносят дополнительную погрешность и формируют результат с точностью до одного или даже до двух МЗР. Такая дискретность результатов преобразования является следствием характерной для АЦП передаточной характеристики в виде «ступеньки» (рис. 2.3 (а)).

Совершенно очевидно, что в этом случае, так же как при любом другом процессе аналого-цифрового преобразования, полученный результат содержит некоторую ошибку, называемую ошибкой квантования. Причины ее возникновения поясняются в графике, приведенном на рис. 2.3 (б).

Ошибка квантования возникает в результате замены истинной величины отсчета входного сигнала ее дискретным эквивалентом в виде выходного кода и определяется как разность между графиками ступенчатой передаточной характеристики и идеальной прямой. Максимальная величина ошибки для передаточной характеристики, приведенной на рис. 2.3 (а), равна половине величины шага квантования (половине аналогового веса МЗР).



Рис. 2.3.Передаточная характеристике АЦП и таблица кодов преобразования


Важно учитывать эту особенность, которая, если взять для примера 8-разрядный АЦП с полной шкалой 5 В, проявляется в неизбежной погрешности преобразования величиной до 20 мВ. И хотя эта величина составляет лишь 0,4 %, ее следует принимать во внимание.


8-РАЗРЯДНЫЙ АЦП С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ИНТЕРФЕЙСОМ

8-разрядные последовательные АЦП являются и самыми дешевыми, и самыми простыми в применении. При условии, что они работают в последней трети своей полной шкалы (что можно обеспечить при помощи предварительного усилителя со смещением), их разрешение с точностью 1/256 вполне соответствует точности, требуемой во многих приложениях виртуального измерительного комплекса.

Компоненты такого типа предлагают многие производители, но до какой-либо стандартизации и унификации в этой области еще очень далеко. Расположение выводов и протоколы связи у разных типов подобных АЦП различны. Возможно, изготовители делают это для того, чтобы затруднить замену компонентов на изделия конкурентов.

8-разрядный последовательный АЦП, который будет использоваться в примерах, был выбран, с одной стороны, ввиду его широкого распространения и вполне приемлемой цены, а с другой стороны, ввиду того, что существуют 10- и 12-разрядные модели, полностью совместимые с ним по расположению выводов. При случае это может упростить проблему модернизации печатных плат.

На рис. 2.4 приведена схема расположения выводов АЦП TLC 549 фирмы Texas Instruments. Именно эта модель будет рассмотрена ниже в ее практическом применении.



Рис 2.4.Расположение выводов аналого-цифрового преобразователяTLC 549


Этот АЦП имеет только один аналоговый вход (ANALOG IN) и два входа для подключения опорного напряжения (REF+ и REF-). Вторым аналоговым входом можно считать общий вывод GND. Если вывод REF- также подключить к общему проводу, АЦП будет формировать байт выходного кода, равный 00000000, при нулевом напряжении на аналоговом входе, и 11111111 — при входном напряжении, равном опорному напряжению, приложенному к выводу REF+.

Протокол связи этого АЦП достаточно прост, его временные диаграммы приведены на рис. 2.5.



Рис. 2.5.Протокол связи АЦП TLC 549


При переходе сигнала на выводе /CS от высокого к низкому уровню в регистр вывода данных помещается результат предыдущего преобразования. Поэтому рекомендуется выполнить «пустое преобразование» сразу после включения устройства или в случае выполнения двух преобразований, разделенных достаточно продолжительным интервалом времени.


Еще от автора Патрик Гёлль
Магнитные карты и ПК

Книга известного французского автора Патрика Гёлля откроет вам тайны магнитных карт, этик удобных и надежных средств, позволивших легко и просто решить множество технических проблем — оплаты, доступа, контроля.Издание содержит все необходимое для того, чтобы вы могли заняться изучением принципов записи, чтения, кодирования и декодирования информации магнитных карт; описания несложных устройств позволят вам изготовить их самостоятельно. Множество различных программ обеспечат мощный инструментарий для исследований и экспериментов с картами при помощи компьютера.Прочитав эту книгу, вы научитесь уверенно манипулировать информацией карт, записывая на них любые данные, иначе говоря, сможете проникнуть в «святая святых» профессионалов.


Рекомендуем почитать
Искусство схемотехники. Том 1 [Изд.4-е]

Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры; внимание читателя сосредоточивается на тонких аспектах проектирования и применения электронных схем.На русском языке издается в трех томах. Том 1 содержит сведения об элементах схем, транзисторах, операционных усилителях, активных фильтрах, источниках питания, полевых транзисторах.Для специалистов в области электроники, автоматики, вычислительной техники, а также студентов соответствующих специальностей вузов.


Искусство схемотехники. Том 3 [Изд.4-е]

Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры: внимание читателя сосредотачивается на тонких аспектах проектирования и применения электронных схем.На русском языке издается в трех томах. Том 3 содержит сведения о микропроцессорах, радиотехнических схемах, методах измерения и обработки сигналов, принципах конструирования аппаратуры и проектирования маломощных устройств, а также обширные приложения.Для специалистов в области электроники, автоматики, вычислительной техники, а также студентов соответствующих специальностей вузов и техникумов.


Электроника?.. Нет ничего проще!

Книга в занимательной форме знакомит читателя со многими областями одной из наиболее быстро развивающихся в настоящее время наук — электроники. Рассказывается о возможностях использования электроники в промышленности.Книга рассчитана на широкий круг читателей.


А. С. Попов и советская радиотехника

Более полувека назад произошло одно из самых славных событий в истории русской науки: 7 мая 1895 г. великий русский учёный А. С. Попов продемонстрировал изобретённый и построенный им первый в мире радиоприёмник. С тех пор радиотехника прошла огромный путь развития — от посылки и приёма телеграфных сигналов до передачи изображений по радио. Радио стало мощнейшим средством связи и обороны нашей Родины, орудием политического и культурного воспитания, могучим средством организации масс.


Рецептура радиолюбителя (Консультация центрального радиоклуба)

В данной листовке приводится ряд рецептов склеивания, встречающихся в радиолюбительской практике, способы художественной отделки деревянных ящиков для радиоаппаратуры и некоторые практические советы радиолюбителям.


Радиоцензура

В отличие от темы иновещания тематика радиотехнической борьбы между "социалистическим" лагерем и капиталистическими странами остаётся практически неизвестной массовому читателю.В данной работе автор - Римантас Плейкис (бывший министр связи Литвы в 1996-1998 гг.) подробно рассматривает радиоцензуру (синонимы: радиозащита, радиоподавление, постановка помех, глушение, радиопротиводействие, забивка антисоветских радиопередач, радиоэлектронная борьба).Без преувеличения эта статья, написанная в 2002-2003 годах, закрывает еще одно "белое пятно" в противостоянии двух военно-политических блоков и раскрывает технологию радиотехнической цензуры.К сожалению, для русскоязычных читателей доступен только электронный вариант данного исследования.


В помощь радиолюбителю. Выпуск 20

В этой книге приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания различных приборов. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого разного возраста.Для широкого круга радиолюбителей.


В помощь радиолюбителю. Выпуск 9

В данном выпуске приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованных в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания каждой схемы. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого разного возраста.Для широкого круга читателей.


Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности

Если у вас есть огромное желание дружить с электроникой, если вы хотите создавать свои самоделки, но не знаете, с чего начать, — воспользуйтесь самоучителем «Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности». Эта книга поможет модернизировать и дополнить некоторые основные схемы. Вы узнаете, как читать принципиальные схемы, работать с паяльником, и создадите немало интересных самоделок.Вы научитесь пользоваться измерительным прибором, разрабатывать и создавать печатные платы, узнаете секреты многих профессиональных радиолюбителей.


В помощь радиолюбителю. Выпуск 10

В этой книге приведены краткие описания и принципиальные схемы конструкций, ранее опубликованные в радиолюбительской литературе, которых вполне достаточно для сборки и налаживания каждой схемы. Учтены интересы начинающих радиолюбителей самого разного возраста.Для широкого круга читателей.