Цифро - аналоговый преобразователь (цап)
ЦАП необходим при управлении технологическими процессами с помощью микропроцессорной техники, например, при управлении скоростью вращения двигателя. Предназначен для преобразования двоичного кода в непрерывно изменяющийся электрический сигнал (как правило, в напряжение).
Пусть есть 4-разрядный код: 
. Преобразование кода в напряжение происходит по закону:
.
 Рис.2.8. Зависимость 
|
В общем виде закон преобразования кода в напряжение выглядит:
, где
— масштабный коэффициент (вес младшего разряда кода в вольтах).
— число разрядов кода.
— соответствующий разряд кода.
На рис.2.8 представлена зависимость .
Пример. Преобразуется код 1111, тогда 
.
ЦАП на суммирующем усилителе (рис.2.9). Для суммирующего усилителя имели:
,
 Рис.2.9.
|
На каждый вход подаётся напряжение, соответствующее разряду преобразуемого кода. При этом 
равно E, если значение разряда кода “1”, или нулю, если значение разряда кода “0”. Пусть преобразуемый код 1111, тогда:
;
; 
, т.е. 
получается в соответствии с законом преобразования кода в напряжение.
Для выполнения суммирующим усилителем роли ЦАП, необходимо, чтобы входные сопротивления составляли ряд R, 2R, 4R, 8R, 16R, … Старший разряд кода подаётся на вход с сопротивлением 
, младший разряд - на вход с наибольшим сопротивлением.
Аналого-цифровой преобразователь (ацп)
Необходим для цифровой обработки информации от аналоговых датчиков (давления, температуры и т. д.). Предназначен для преобразования непрерывно изменяющегося сигнала в двоичный код. Блок-схема АЦП представлена на рис.2.10, где
- напряжение, преобразуемое в код;
ГТИ - генератор тактовых импульсов;
CR - реверсивный счётчик;
ЦАП - преобразует код счётчика в изменяющееся напряжение 
;
К - компаратор, сравнивает сигналы и .
Если 
, то счётчик работает на сложение, если 
, - на вычитание.
Рис.2.10.
|
Рассмотрим работу АЦП в различные моменты времени (рис.2.11):
 Рис.2.11.
|
1. 
: код счётчика
.
(суммирование тактовых импульсов), 
увеличивается.
2. 
: 
(суммирование тактовых импульсов), 
увеличивается.
3. 
: код счётчика: 0101,
(вычитание тактовых импульсов), уменьшается.
4. 
(суммирование тактовых импульсов), увеличивается.
5. 
рассмотреть самостоятельно.
Данная система является системой автоматического регулирования, которая поддерживает равенство между сигналами и 
( 
). Поскольку каждому значению соответствует свой код на входе ЦАП, то этот же код соответствует и напряжению .
Особенности АЦП:
1. ЦАП работает с некоторым запаздыванием (отрезок 
на рис.2.11).
2. Точность преобразования сигнала зависит от разрядности счётчика и величины масштабного коэффициента ЦАП.
Комбинационные устройства
Комбинационным называется устройство, выходная функция которого однозначно определяется сочетанием входных сигналов в данный момент времени.
Рассмотрим некоторые комбинационные устройства (дешифратор, мультиплексор, сумматор и цифровой компаратор (схема сравнения)).
Дешифратор
Дешифратором называется устройство, у которого каждой комбинации сигналов на входе соответствует сигнал на одном выходе или нескольких выходах. Рассмотрим дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный: 
- входы; 
- выходы.
|
Каждой комбинации входных сигналов в диапазоне 
соответствует сигнал на одном из выходов.
Логическая функция
Таблица истинности
| Входы | Выходы | ||||||||||||
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
Мультиплексор
Мультиплексор — это устройство, у которого выход соединяется с одним из входов в соответствии с кодом адреса.
Логическая функция мультиплексора:
.
Сумматор
Сумматор — это устройство, предназначенное для суммирования двух чисел в двоичном коде. Пусть есть два четырёхразрядных кода: 
. При сложении двух разрядов 
и 
получается сумма 
и возможно появление единицы переноса в следующий разряд 
. При этом, если 
, то необходимо учитывать возможность появления единицы переноса из предыдущего 
разряда 
.
|
Таблица истинности одноразрядного сумматора
|
Из одноразрядных сумматоров можно построить многорядный.
Ниже приводится условное обозначение и блок-схема трехразрядного сумматора.
|
Условное обозначение: