Розрахунки та проектування аналогово-цифрових та цифро-аналогових перетворювачів - Курсовая работа

В наш час людина широко використовує різноманітні електронні прилади та пристрої як у побуті, так і на роботі. Велика частина цих пристроїв існує завдяки програмованим АЦП І ЦАП, які використовуються при створенні цифрових інтегральних мікросхем.Аналого-цифрове перетворення використовується скрізь, де потрібно обробляти, зберігати або передавати сигнал в цифровій формі. ЦАП використовується завжди, коли необхідно перетворити сигнал з цифрового формату в аналоговий. ЦАП використовується в системах керування технологічними процесами, програвачах CD/DVD, звукових картах ПК. Висновок: в данному розділі було розглянуто принципи роботи аналого-цифрового та цифро-аналогового перетворювачів, їх основні типи, параметри та область призначення окремих типів АЦП і ЦАП. Згідно з цією теоремою як коефіцієнти потрібно використовувати миттєві значення сигналу в дискретні моменти часу , а період дискретизації вибирати з умови: де - максимальна частота спектра сигналу, що перетворюється.Згідно з теоремою Котельникова частота дискретизації fд = 1/Тд повинна задовольняти умові fд ? 2Fmax. Для того, щоб ФНЧ не вносили лінійних спотворень у неперервний сигнал, граничні частоти смуг пропускання ФНЧ повинні задовольняти умові f1 ? Fmax. Для того, щоб виключити накладення спектрів Sb (f) і Sb (f - fд), а також забезпечити ослаблення відновлюючим ФНЧ складових Sb (f - fд), граничні частоти смуг затримки ФНЧ повинні задовольняти умові f2 ? (fд - Fmax). Після підстановки співвідношень (2.3) і (2.4) у формулу (2.5) можна вибрати частоту дискретизації, а після цього розрахувати інтервал дискретизації. fд1 = 2,3 Fmax fд1 = 14,95 (КГЦ) fд2 = 2,4 Fmax fд2 = 15,6(КГЦ) З цієї формули ми зможемо знайти число рівнів квантування L rкв.У даному розділі необхідно для отриманих параметрів, розрахованих у розділі 2, провести вибір та побудувати схеми АЦП послідовного наближення і ЦАП на основі матриці типу R - 2R, а також провести розрахунки параметрів елементів представлених схем. У даному підрозділі вимагається визначити такі параметри аналогово-цифрових та цифро-аналогових перетворювачів: - опорна напруга Е0 АЦП та ЦАП; Значення опорної напруги Е0 АЦП та ЦАП задається нерівністю: Згідно даної нерівності значення опорної напруги повинно бути: (В) Для того, щоб розрахувати значення вихідного опору ЦАП, необхідно визначити значення максимальної вихідної напруги Uвих max. В схемі ЦАП на матриці типу R - 2R від розряду до розряду потенціал ділиться на два.Побудувати характеристику перетворення ЦАП; Провести дослідження ЦАП в динаміці та зробити висновки щодо амплітуди пікових викидів на фронтах і їхнього походження. Проектування відбувається за такими параметрами: опорна напруга ЦАП, Е0 = 12 В; значення опору матриці резисторів ЦАП, R = 1 КОМ; значення вихідного опору ЦАП, R0 = 266,7 Ом; Знімемо залежність вихідної напруги Uвих від вхідного числа, експериментально визначимо крок квантування та погрішність перетворення за формулами 4.1 та 4.2 та занесемо всі данні в таблицю 4.1. h = Uвих k - Uвих i (4.1) Проведемо дослідження ЦАП в динаміці.Схема ЦАП на основі матриці типу R-2R розміщена в додатку А(рис.Під час виконання курсової роботи було проведено ряд розрахункових параметрів які необхідні для проектування схем АЦП і ЦАП. Була визначена частота дискретизаціїfд; інтервал ДИСКРЕТИЗАЦІЇТД;число рівнів квантування L; довжина двійкового коду n; тривалість двійкового СИМВОЛУТБ;відношення сигнал/шум квантування rкв для розрахованих параметрів АЦП;допустима ймовірність помилки символу рдоп в каналі звязку (на вході ЦАП). На основі отриманих параметрів було спроектовано наступні схеми: ЦАП на основі матриці двійковозважених резисторів в статиці і динаміці, а також АЦП послідовного наближення.Рисунок А.1 - Схема восимирозрядного ЦАП на матриці типу R-2R в статиціРисунок Б.

перетворювач аналоговий цифровий схема

Під час виконання курсової роботи було проведено ряд розрахункових параметрів які необхідні для проектування схем АЦП і ЦАП. Була визначена частота дискретизаціїfд; інтервал ДИСКРЕТИЗАЦІЇТД;число рівнів квантування L; довжина двійкового коду n; тривалість двійкового СИМВОЛУТБ;відношення сигнал/шум квантування rкв для розрахованих параметрів АЦП;допустима ймовірність помилки символу рдоп в каналі звязку (на вході ЦАП).

На основі отриманих параметрів було спроектовано наступні схеми: ЦАП на основі матриці двійковозважених резисторів в статиці і динаміці, а також АЦП послідовного наближення. Переваги схем ЦАП в статиці і динаміці наступні: - Відносно не велика похибка перетворення як у динаміці так і у статиці

- Простота в реалізації

- Можливість роботи схеми ЦАП в динаміці як у автоматичному так і в ручному режимі

Недоліком ЦАП на матриці двійковозважених резисторах є досить значна кількість номіналів - шість. Цей недолік усунений в ЦАП на матриці типу R - 2R.

Перевагою АЦП послідовного наближення є висока роздільна здатність, яка зумовлена відсутністю зворотного звязку.

В ході виконання курсової роботи було закріплено основні навички з курсів «Компютерна схемотехніка», «Теорія електричних кіл», «Теорія інформації і кодування» і «Компютерна електроніка».

1. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / А.Г. Зюко и др. - М.: Радио и связь, 1986.

Панфілов І.П., Дирда В.Ю., Капацін А.В. Теорія електричного звязку: Підручник для вузів першого та другого рівнів акредитації. - К.: Техніка, 1998.

Бабич Н.П., Жуков И.А. Основы цифровой схемотехники: Учебное пособие. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», К.: «МК-Пресс», 2007. - 480 с.

Процюк Р.О., Корнейчук В.И., Кузьменко П.В., Тарасенко В.П. Компьютерная схемотехника (краткий курс). - К.: «Корнійчук», 2006. - 433 с.

Кривуля Г.Ф., Рябенький В.М., Буряк В.С. Схемотехніка: Навч. посібник. - Харків: ТОВ «Компанія СМІТ», 2007. - 250 с.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2-х кн.- М.: Мир, 1984. - 598 с. В.А. Скаржепа, А.Н. Луценко. Электроника и микросхемотехника. К :”Высшая школа”, 1989, кн.1, кн 2.