Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


АЦП с промежуточным преобразованием во временной интервал




К АЦП без промежуточного преобразования можно отнести преобразователи напряжение-частота. Частота повторения вы­ходных импульсов таких преобразователей пропорциональна зна­чению входного сигнала. Среди АЦП с промежуточным преобразо­ванием чаще других используются преобразователи во времен­ной интервал и частоту. В первом случае происходит последо­вательное преобразование входного сигнала во временной интервал и временного интервала в цифровой код. Во втором случае осуществляется последовательное преобразование входного сигнала в импульсы соответствующей частоты от генератора плавающей частоты, которые затем подсчитываются счетчиком за определенный интервал времени. Число зафиксированных им пульсов пропорционально входному сигналу.

Распространение получили интегрирующие АЦП с двухтактным интегрированием и с дискретной обратной связью. В преобразователях с двухтактным интегрированием выделяют АЦП с интегрированием входного сигнала за постоянный интервал времени и с интегрированием входного сигнала до заданной величины. Принцип их действий сводится к следующему: в первом такте интегрируется входной сигнал, во втором – противоположный ему по знаку опорный сигнал. Окончание первого такта интег­рирования является началом второго. В течение выбранного такта интегрирования ведётся счет импульсов, который прекращается в момент равенства нулю сигнала на выходе интегратора. Число зафиксированных счетчиком импульсов пропорцио­нально входному сигналу АЦП [1].

Сигма-дельта АЦП.

Сигма-дельта АЦП

Эти АЦП значительно отличаются от конвейерных преобразователей и не допускают прямого использования некоторых стандартных характеристик. Сигма-дельта АЦП обеспечивают высокое соотношение ENOB/SNDR (например, до 10—12 и выше) при ширине полосы входного сигнала между низкой и средней (например, 100 кГц…10 МГц).

Σ/Δ-архитектура использует обратную связь между цифровой и аналоговой частями и высокое отношение OSR (например, 10—128). Высокое значение передискретизации позволяет использовать очень простые аналоговые фильтры защиты от наложения спектров, что экономит потребляемую энергию и занимаемую площадь. Однако при этом требуется дополнительная цифровая фильтрация. В результате использования петли обратной связи
Σ/Δ-АЦП могут быть неустойчивыми при больших входных сигналах и терять в производительности. По этой причине требуется установить диагностику перегрузки. Кроме того, в этих АЦП отсутствует прямая связь между входным и выходным сигналами, поэтому для характеристики работы АЦП часто вместо таких показателей как дифференциальная/интегральная нелинейность (Differential/Integral Non-Linearity, DNL/INL) используется динамический диапазон без паразитных составляющих (Spurious Free Dynamic Range, SFDR).

Рисунок 1 иллюстрирует архитектуры конвейерного и сигма-дельта АЦП.

Σ/Δ-АЦП выполнен в виде цепей с дискретным (Discrete Time, DT) и непрерывным временем (Continuous Time, CT). DT SC Σ/Δ-АЦП (дискретная цепь с переключаемым конденсатором) легко программируется на разные полосы частот, не требует калибровки и относительно нечувствительна к дрожанию тактовых импульсов, которые ухудшают производительность. Рассмотрим эти АЦП подробнее.

Рис. 1. Архитектуры конвейерного и сигма-дельта АЦП

Схема приемного тракта

Стандартная схема приемного тракта в цифровых системах связи показана на рисунке 2.

Мы рассмотрим аналоговый сигнал в основной полосе частот, который требуется усилить. Фильтрация необходима для того, чтобы обеспечить защиту от наложения спектров. Она достигается за счет ограничения полосы поступающего на АЦП сигнала, что позволяет снизить шум и ослабить сигналы помех (что особенно важно в беспроводных приложениях). При создании такой системы необходимо достичь компромисса между коэффициентом усиления, линейностью шума и ограничениями на потребление энергии и площадь кристалла.

Рис. 2. Стандартный приемный тракт цифровой системы связи

Функции усиления и фильтрации можно задать в разных точках приемного тракта. Следует заметить, что цифровые каналы связи достаточно просто реализуются путем разделения сигнала на два компонента — I и Q. В случае приложений с монополосными каналами, например в проводной связи, такое разделение осуществляется цифровым модемом, поэтому требуется лишь один приемный тракт (и АЦП). В беспроводных применениях, например WLAN/WiMAX/LTE, преобразование с понижением радиочастоты вызывает необходимость в двух приемных трактах и двух АЦП, которые в таком случае называются АЦП IQ.

В цифровой области обычно применяется прореживающий фильтр, позволяющий уменьшить частоту выборки до частоты Найквиста, независимо от архитектуры АЦП.

21. Цифроаналоговые преобразователи. Основные структуры и ха­рактеристики.

 

Основные понятия и общие способы реализации

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) - это устройство для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал по величине, пропорциональной значению кода.

ЦАП применяются для связи цифровых управляющих систем с устройствами, которые управляются уровнем аналогового сигнала. Также, ЦАП является составной частью во многих структурах аналого-цифровых устройств и преобразователей.

ЦАП характеризуется функцией преобразования. Она связывает изменение цифрового кода с изменением напряжения или тока. Функция преобразования ЦАП выражается следующим образом

, где

Uвых - значение выходного напряжения, соответствующее цифровому коду Nвх, подаваемому на входы ЦАП.

Uмах - максимальное выходное напряжение, соответствующее подаче на входы максимального кода Nмах

Величину Кцап, определяемую отношением , называют коэффициентом цифроаналогового преобразования. Несмотря на ступенчатый вид характеристики, связанный с дискретным изменением входной величины (цифрового кода), считается, что ЦАП являются линейными преобразователями.

Если величину Nвх представить через значения весов его разрядов, функцию преобразования можно выразить следующим образом

, где

i - номер разряда входного кода Nвх; Ai - значение i -го разряда (ноль или единица); Ui – вес i -го разряда; n – количество разрядов входного кода (число разрядов ЦАП).

Вес разряда определяется для конкретной разрядности, и вычисляется по следующей формуле

, где

UОП -опорное напряжение ЦАП

Принцип работы большинства ЦАП - этосуммирование долей аналоговых сигналов (веса разряда), в зависимости от входного кода.

ЦАП можно реализовать с помощью суммирования токов, суммирования напряжений и деления напряжений. В первом и втором случае в соответствии со значениями разрядов входного кода, суммируются сигналы генераторов токов и источников Э.Д.С. Последний способ представляет собой управляемый кодом делитель напряжения. Два последних способа не нашли широкого распространения в связи с практическими трудностями их реализации.

 

доц. каф.ВТ Молодцов В.О.

18.06.13





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1897 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Ваше время ограничено, не тратьте его, живя чужой жизнью © Стив Джобс
==> читать все изречения...

2243 - | 2190 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.