СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ВЫБОР

СТРУКТУРЫ АЦП

1.1 Анализ метода преобразования

1.2 Выбор структуры АЦП

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АЦП.

2.1 Разработка функционально схемы АЦП

2.2. Разработка принципиальной схемы АЦП

2.3. Параметры АЦП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте разработан аналого-цифровой преобразователь (АЦП) поразрядного кодирования, преобразующий входное напряжение (0-5 в) в 12 – разрядный цифровой код.

Пояснительная записка содержит 2 раздела:

В первом разделе производится анализ метода преобразования и разрабатывается структура устройства;

Второй раздел включает разработку устройства (функциональная и принципиальная схемы). Объем пояснительной записки составляет листов, в том числе 3 из них приложения.

1. АНАЛИЗ МЕТОДА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ВЫБОР СТРУКТУРЫ АЦП.

1.1 Анализ метода преобразования.

Метод поразрядного кодирования, при котором входная величина (Uвх) последовательно сравнивается с суммой эталонов, имеющих значение квантов, где i = n-1,n-2,….2,1,0 (n=12 – число разрядов выходного кода). Таким образом два соседних эталона отличаются в два раза по значению. Уравновешивание входной величины начинается с эталона имеющего максимальное значение. В зависимости от результата сравнения получается цифра в старшем разряде выходного кода, снимаемого с АЦП. Если эталон больше входной величины, то в старшем разряде кода ставится 0 и дальше происходит уравновешивание входной величины следующим эталоном в два раза меньшего значения. Если же первый эталон меньше (или равен) входной величине, то в старшем разряде выходного кода ставится 1 и дальше производится уравновешивание разности входной величины и первого эталона. Аналогичные действия производятся для всех используемых эталонов. Следовательно, после окончания преобразования входная величина будет уравновешена суммой тех эталонов, у которых в соответствующих им разрядах кода стоят 1. Сравнение входной величины и суммы эталонов производится с помощью одного сравнивающего устройства [8].

Из описанного выше алгоритма классического метода поразрядного кодирования видно, что при реализации этого метода преобразования необходим набор из 12 эталонных величин от минимальной Uэ1 = q равной кванту до максимальной Un = 2 , минимальную можно рассчитать по формуле:

где Uэ1 – величина напряжения младшего значащего разряда; Uвмах максимальное входное напряжение АЦП; n – число разрядов в выходном коде.

Исходя из заданных значений по формуле 1.1 рассчитаем Uэ1:

Таким образом величина младшего значащего разряда приблизительно равна 1mv, что с заданной точностью соответствует рассчитанному значению.

Таким образом, величина старшего разряда будет вычисляться по формуле:

Т.е. величина старшего разряда будет равна 0,001220*2048=2.4985 в.

Преобразователи напряжения в код выполненные в виде замкнутых систем со сравнением аналоговых величин имеют цепь обратной связи, в которую включен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразующий параллельный код в постоянное напряжение, которое сравнивается с входным напряжением АЦП.

1.2 Выбор структуры АЦП.

Проанализировав алгоритм преобразования можно выбрать следующую структуру устройства рис.1.2.

Данная структура содержит:

- устройство управления (УУ), предназначенное для формирования выходного кода АЦП;

- ЦАП, необходимого для преобразования кодов в напряжение;

- Схему сравнения (СС), необходимую для сравнения входного напряжения АЦП и напряжения с выхода ЦАП.

Данный АЦП работает в двух режимах:

1. Режим сравнения входного напряжения АЦП с эталонным.

2. Режим хранения результата преобразования.

В первом режиме работы на схему приходит сигнал запуска и начинается процесс сравнения входного напряжения АЦП и суммы эталонных напряжений формируемых при помощи УУ на выходе ЦАП.

Во втором режиме внутри УУ формируется сигнал «конец преобразования», после чего АЦП хранит результат преобразования в виде цифрового кода на выходе АЦП.

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ АЦП.

2.1 Разработка функционально схемы АЦП.

Функциональная схема АЦП (Приложение 2) реализующая метод поразрядного кодирования и построенная по структуре рис.1.2, состоит из генератора тактовых импульсов (ГТИ), регистра последовательного преобразования (РПП), компаратора, ЦАП и ОУ.

Функцию каждого блока можно описать следующим образом:

УУ АЦП реализовано на (РПП), который обеспечивает выдачу эталонных кодов и сохранение результатов сравнения их со входной величиной.

12 разрядный ЦАП, предназначенный для формирования эталонных напряжений с ОУ на выходе т.к. ЦАПы такого типа имеют токовый выход.

Компаратор – сравнивающее устройство, которое обеспечивает сравнение входного напряжения АЦП и напряжения с выхода ЦАП. В случае если входное напряжение больше напряжения с выхода ЦАП на выходе компаратора появится 1.

Работу АЦП можно разбить на два этапа:

В первом этапе на РПП приходит сигнал запуска со схемы инициализации (СИ) и тактовая частота с ГТИ, после чего в старшем разряде выходного кода РПП устанавливается 1, код с РПП подается на ЦАП, который преобразует его в напряжение равное 2,5 в, это напряжение поступает на сравнивающее устройство (СУ) и сравнивается с входным напряжением ЦАП. В случае если входное напряжение больше напряжения с выхода ЦАП на выходе компаратора появится 1, которая поступает на информационный вход D РПП, в следствии чего произойдет сохранение 1в старшем разряде кода. В обратном случае в старший разряд РПП запишется 0. Дальше происходит уравновешивание входной величины следующим эталоном в два раза меньшего значения. Аналогичные действия производятся для всех используемых эталонов.