Шпори (21-41). Питання 22. Мультиплексор

В основу цієї класифікації покладено особливості роботи цифрового регістра.

За архітектурними особливостями

з двоспрямованою шиною та одноадресним регістровим файлом;

з односпрямованою шиною та одноадресним регістровим файлом;

з односпрямованою шиною та двоадресним регістровим файлом.

Використання двоадресного блоку регістрів чи шини дозволяє збільшити швидкодію, адже запис та читання даних може проводитися одночасно.

За формою подання даних

В деяких ЕОМ передбачається спеціальний режим цілих чисел, за якого кома фіксується за останнім розрядом.

За основою системи числення операндів

Окрім наведених, можливі й варіанти АЛП, що працюють в системах числення з основою 2^k, де k — додатнє ціле число.

Залежно від часу виконання операцій

На виконання всіх обчислень в синхронних АЛП відводиться один і той самий час. Проте в асинхронних, витрачається скільки тактів, скільки потрібно, а наступна операція почне виконуватись лише після сигналу про завершення поточної. Комбіновані були створення з метою поєднати простоту та швидкодію і поділяють всі операції на дві групи — одно- та багатотактні. Операції першої групи виконуються за синхронним принципом, а другої — асинхронним.

Залежно від реалізації мікроалгоритму

зі схемним керуванням;

з мікропрограмним керуванням.

Виконання цих операцій зводиться до виконання послідовності мікрооперацій на регістрах, суматорах та інших цифрових схемах, що входять до складу АЛП - мікроалгоритмом.

Кожен АЛП може бути представлений як композиція пристрою управління, що керує та операційним пристроєм, що безпосередньо виконує операції.

27. Цифро-аналогові перетворювачі. Схеми з додаванням струмів.
5.1. ЦАП з долаванням струмie i ключами напруги

Такий ЦАП складаеться iз суматора (операційний підсилювач), джсрела напруги. Під дією N_ВХ змінюється стан ключів I відповідно змйнюсться U_ВИХ.

Схема має такі властивості:

U_ВИХ можна змпповати за допомогою резисторів від'ємного зворотнього зв'язку.

Можна зміщувати рівень вихідної напруги за допомогою введения U_зм .

Можна змшювати вих. напругу, змінюючи полярність U₀.

Рис. 5.1. ЦАП з долаванням струмів i ключами напруги

Нсдоліки:

Похибка від нестабільності U₀,.

Чим менше значения резистора в старшому розряді тим більші вимоги до остаточного опору ключа в цьому розряді

Onip контактів відносно рсзисторів схсми повинен бути менше ОМР.

Ключі знаходятъея під напругою U₀ як наслідок виникають струми витоку. при цьому виникае похибка.

Пагрівання рсзисторів різне при різних кодових комбінаціях.

Між резисторами істотні відмінності.

29. Цифро-аналогові перетворювачі. Схема на матриці R-2R.
ЦАП з генераторами струму i резисторами R-2K

Ця схема вбирає в себе усі переваги ЦАП з генератором струму та зваженими резисторами, але має позитивний доробок через застосування матриці резисторів R-2R і однакових генераторів струму. Матриця резисторів R-2R в кожній точці з»єднання ключів має напругу в два рази менше, чим у сусідній, тобто це ланцюговий подільник «на два». В такій матриці кількість резисторів зростає в два рази, проте їх опір менше і загнальна площа стає меншою, значення резисторів тільки два, що спрощує технологію їх виготовлення.



АЦП.

30. Аналого-цифрові перетворювачі паралельного типу.

АЦП цього типу проводять квантування сигналу одночасно за допомогою набору компараторів, які увімкнені паралельно джерелу вхідного сигналу.

За допомогою трьох двійкових розрядів можна пподати вісім різних чисел, включаючи нуль. Отже необхідно сім компараторів. Сім відповідних еквідистантних опорних напруг утворюються за допомогою резистивного дільника.

Таблиця 1

Вхідна напруга	Стан компараторів							Виходи
Uвх/h	К7	К6	К5	К4	К3	К2	К1	Q2	Q1	Q0
0 1 2 3 4 5 6 7	0 0 0 0 0 0 0 1	0 0 0 0 0 0 1 1	0 0 0 0 0 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 0 1 1 1 1 1	0 0 1 1 1 1 1 1	0 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1

Як видно з табл. 1, при збільшенні вхідного сигналу компаратори встановлюються в стан 1 по черзі - знизу вверх. Така почерговість не гарантується при швидкому наростанні вхідного сигналу, оскільки через розбіжність в часі затримки компаратори можуть переключатись в іншому порядку. Пріоритетне кодування дає можливість уникнути помилки, яка можлива в цьому випадку, завдяки тому, що одиниці в молодших розрядах не приймаються до уваги пріоритетним шифратором.

Завдяки одночасній роботі компараторів параллельний АЦП є самим швидким.
31. Аналого-цифрові перетворювачі послідовного типу.

Цей перетворювач є типовим прикладом послідовних АЦП із одиничним наближенням та складається з компаратора, лічильника та ЦАП (рис. 8). На один вхід компаратора надходить вхідний сигнал, а на інший - сигнал зворотного зв'язку з ЦАП.

Рис.8 Структурна схема АЦП послідовного відліку

Робота перетворювача починається з приходу імпульсу запуску, який вмикає лічильник, котрий підсумовує кількість імпульсів, які надходять від генератора тактових імпульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на ЦАП, що здійснює його перетворення в напругу зворотного зв'язку U_ос. Процес перетворення продовжується доти, поки напруга зворотного зв'язку зрівняється з вхідною напругою та переключиться компаратор, який своїм вихідним сигналом припинить надходження тактових імпульсів на лічильник. Перехід виходу компаратора з 1 у 0 означає завершення процесу перетворення. Вихідний код, який пропорційний вхідній напрузі в момент закінчення перетворення, зчитується з виходу лічильника.

Час перетворення АЦП цього типу є змінним та визначається вхідною напругою. Його максимальне значення відповідає максимальній вхідній напрузі та при розрядності двійкового лічильника N та частоті тактових імпульсів f_такт дорівнює:

t_{ін.макс}=(2^N-1)/ f_такт

При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час збігається з часом перетворення. Як наслідок, результат перетворення надзвичайно сильно залежить від пульсацій вхідної напруги. При наявності високочастотних пульсацій середнє значення вихідного коду нелінійно залежить від середнього значення вхідної напруги. Це означає, що АЦП даного типу без пристрою вибірки-зберігання придатні для роботи з постійними чи такими, що повільно змінюються напругами, які за час перетворення змінюються не більш, ніж на значення кванта перетворення.

Таким чином, особливістю АЦП послідовного відліку є невелика частота дискретизації, що досягає декількох кілогерц. Перевагою АЦП даного класу є порівняльна простота побудови, обумовлена послідовним характером виконання процесу перетворення.

32. Аналого-цифрові перетворювачі послідовного наближення.

Перетворювач цього типу є найбільш розповсюдженим варіантом послідовних АЦП.

В основі роботи цього класу перетворювачів лежить принцип дихотомії, тобто послідовного порівняння вимірюваної величини. Це дозволяє для N-розрядного АЦП послідовного наближення виконати весь процес перетворення за N послідовних кроків (ітерацій) замість 2^N-1 при використанні послідовного відліку та отримати істотний виграш у швидкодії. У той же час статична похибка цього типу перетворювачів, обумовлена в основному використовуваним у ньому ЦАП, може бути дуже малої.

Рис.9 Структурна схема та часові діаграми АЦП послідовного наближення

Швидкодія АЦП даного типу визначається сумою часу встановлення t_вст ЦАП до сталого значення з похибкою, що не перевищує 0,5 одиниці молодшого розряду, часу переключення компаратора t_до та затримки поширення сигналу в регістрі послідовного наближення t_з. При порозрядній варіації f_такт можливе зменшення часу перетворення t_ін на 40%. Для цього до складу АЦП може бути включений контролер.

При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час дорівнює часові між початком та фактичним закінченням перетворення, яке так само, як в АЦП послідовного відліку, по суті залежить від вхідного сигналу, тобто є змінним.

Даний клас АЦП займає проміжне положення по швидкодії, вартості та роздільній здатності між послідовно-паралельними та інтегруючими АЦП та знаходить широке застосування в системах управління, контролю та цифрової обробки сигналів.
33. Послідовно-паралельні аналого-цифрові перетворювачі.

Послідовно-паралельні АЦП є компромісом між бажанням отримати високу швидкодію та зробити це по-можливості меншою ціною. Послідовно-паралельні АЦП займають проміжне положеня за роздільною задтністю та швидкодією між паралельними АЦП та АЦП послідовного наближення. Послідовно-паралельні АЦП поділяють на багатоступінчаті, багатотактні и конвеєрні.

Багатоступінчасті АЦП

У багатоступінчастому АЦП процес перетворення вхідного сигналу розділений у просторі.

Рис.4 Структурна схема двоступінчастого АЦП

Цифрові сигнали з виходу АЦП надходять на вихідний регістр і одночасно на вхід 4-розрядного швидкодіючого ЦАП.

Через наявність затримки сигналу в першої ступені виникає, однак, временнoе запізнення. Тому при використанні цього способу вхідну напругу необхідно підтримувати постійною за допомогою пристрою вибірки-зберігання доти, поки не буде отримано всю кількість потрібних значень.

  1   2   3