Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Владимирский государственный университет им. Столетовых

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

УСО и МК 2010

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.03.2015

Размер:

877.71 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

7 УСТРОЙСТВА ВЫВОДА АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Основными способами преобразования кода в непрерывный сигнал являются: управляемые кодом переключатели токов на основе весовых резисторов или на основе резистивной сетки R-2R; преобразователи на переключаемых конденсаторах, ΣΔ (сигма-дельта) преобразователи; преобразователи с промежуточным преобразованием кода в ШИМ сигнал с последующей низкочастотной фильтрацией (выделением среднего значения).

Модули вывода аналоговых сигналов изготавливаются на несколько каналов. Один модуль может содержать 2, 4, 8 или 16 аналоговых выходов. С этим связаны особенности выбора и работы собственно ЦАПов в этих модулях.

Рассмотрим две базовые структуры модулей вывода аналоговых сигналов: с динамическим использованием одного ЦАПа и структуру с ЦАПами во всех каналах.

7.1 СТРУКТУРА С ЦИФРО-АНАЛОГОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ВО ВСЕХ КАНАЛАХ

ИОН

Авых.1

РГ1

ЦАП1

ШД

ИОН

ША

зп

СА

Авых.n

ШУ

зп

РГn

ЦАПn

вывод

7.2 СТРУКТУРА С ДИНАМИЧЕСКИМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНОГО ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

									УВХ1	Авых.1
							ИОН		УВХ1
							ИОН
		ШД		П		П				Авых.2
				П	ДОЗУ	П		ЦАП	УВХ2
				О	ДОЗУ	О		ЦАП	УВХ2
	МЛ			Р	(двухпор-	Р			:
				Т	товое	Т			:
ША			чт	Т	ОЗУ)	Т		ДШ	:
ША	СТ		чт	А	ОЗУ)	В		ДШ	:
	СТ								:
ШУ	ввод	СА	зп				чт	Сч.	УВХn	Авых.n
ШУ	вывод				ГТИ			Сч.
					ГТИ			Адр.
								Адр.

Схема с ЦАПами во всех каналах в настоящее время самая распространенная. Стоимость ЦАП хоть и велика, но такая структура позволяет достичь высокого качества выходного сигнала в отличие от других структур. Под качеством понимается малая погрешность преобразований (менее 0,1%); отсутствие пульсаций выходного сигнала, высокое быстродействие (время установления выходного сигнала – единицы мкс и менее). Источники опорного напряжения бывают встроенными в ЦАП. Если аналоговые выходы имеют общий провод, то можно использовать один ИОН на все каналы. Современные микросхемы ЦАП имеют параллельный или последовательный микропроцессорный интерфейс, то есть регистры встроены в кристалл ЦАП. Мощность выходного аналогового сигнала обычно составляет не более 0,5 Вт. Такие выходные сигналы могут обеспечивать кристаллы ЦАП без дополнительных навесных элементов. Дальнейшее усиление аналогового сигнала, если оно требуется, производится внешними усилителями, приближенными к исполнительному механизму. Чаще всего модули вывода дают выходной сигнал напряжения в диапазоне от 0 до 10 В на нагрузку не менее 2 кОм. В промышленности стандартным выходным сигналом является токовый сигнал в диапазоне 4-20 мА. Примеры: AD420 - ЦАП с токовым выходным сигналом и последовательным интерфейсом; 1108ПА2 – быстродействующий ЦАП с параллельным интерфейсом (без выходного усилителя и ИОН); 572ПА1(2).

В структуре с динамическим использованием одного ЦАПа производится периодическая (2 мс), автоматическая выборка подлежащих преобразованию кодов из двухпортового ОЗУ (ДОЗУ), выдача их на вход ЦАП и запоминание результата преобразования в соответствующем УВХ, выбираемом ДШ (иногда аналоговыми демультиплексором). Новые коды поступают из ЭВМ через другой порт ДОЗУ независимо от чтения информации из ДОЗУ внутренней схемой автоматической выборки. В данной структуре время установления носит случайный характер, так как ко времени установления собственно ЦАП и времени выборки и перехода в режим хранения соответствующего УВХ добавляется случайное время между записью нового кода и первой его автоматической выборкой внутренней схемой автоматического опроса. Реализация такой структуры на быстродействующих элементах по цене сравнима со структурой, имеющей ЦАП во всех каналах. Поэтому используется только для сравнительно медленного вывода сигналов

(время установления – мс). Так как УВХ имеет свойство терять напряжение в процессе хранения (из-за разряда хранящей емкости), то выходной аналоговый сигнал является пульсирующим (погрешность – 0,5%). Даже применяя двухкаскадный УВХ для уменьшения амплитуды пульсаций, эти пульсации полностью не устранимы, поэтому данная структура не применяется для прецизионных устройство вывода аналоговых сигналов (с погрешностью менее 0,1%).

8 ДИСКРЕТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСО

Среди всех комбинационных схем и цифровых автоматов рассмотрим только элементы, употребляемые в УСО, а именно:

мультиплексоры;

дешифраторы;

селекторы адреса;

регистры;

счетчики;

оптроны;

оптопары.

8.1КОМБИНАЦИОННЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Мультиплексор

информационные

информационный

входы

выход

управляющие

входы

разрешающий вход

Y = x

+ x

+ x 3 c1

c0 + x 4 c1 c0

разрешающий

вход

Дешифраторы

Y0 = x1 x 0 v

Y1 = x1 x 0

x 0

Y2 = x1 x 0 v

разрешающий

Y3 = x1 x 0 v

вход

Селекторы адреса

x1	&
x1
x2
x2		Y
:		Y
			x1

:
x n			x 2
x n

x1	n=4;	Y = x1 x 2			x 3	x 4	x 3
							x 3

x 2	1	x2					x 4
	1		&	Y			x 4
x3		x3		Y

	1
x4

+5В
=1	1
=1
	Y
=1
=1

Оптопарами называются расположенные в одном корпусе излучающий светодиод и принимающий фотоэлемент (фотодиод, фототранзистор, фоторезистор, фотосимистор, фотооднопереходный транзистор). Параметры фотоприемника зависят от приложенного к нему напряжения (протекающего по нему тока) и управляются излучением от светодиода. Между излучателем и приемником находится материал, который обеспечивает электрическую изоляцию цепей, но пропускает излучение.

Самыми быстродействующими являются диодные оптопары, частота переключения до нескольких МГц; транзисторные оптопары на 1-2 порядка медленнее. Симисторная оптопара представляет из себя твердотельное реле.

диодная транзисторная симисторная оптопара оптопара оптопара

Примеры: АОД101, АОТ127.

+D SW
	VCC
-D	VSS
	VSS

+D SW
	VCC
-D	VSS
	VSS

Проверка состояния изоляции: прикладывается высокое напряжение и мегомметром измеряется сопротивление между объединенными входами и выходами

Оптронами называются переключательные логические схемы с гальванически развязанными входной и выходной цепью с помощью диодной оптопары. Оптроны применяются для передачи потенциальных и импульсных сигналов с нормированным выходным сигналом, соответствующим ТТЛ или КМОП логике. Оптроны характеризуются максимальной частотой переключения, обычно до 1 МГц и/или задержкой переключения раздельно из 0 в 1 и из 1 в 0, а также допустимым рабочим напряжением изоляции от 100 В до 5кВ и допустимым температурным диапазоном.

8.2 ЦИФРОВЫЕ АВТОМАТЫ

Регистры бывают параллельные, последовательные (сдвига), универсальные.

Регистры сдвига применяются для преобразования последовательного кода в параллельный, и обратно, а также для построения распределителей.

Параллельный регистр

тактирующий вход вход разрешения выхода

DI0	RG DO0
DI1	DO1
:	:
:	:
:	:
DIn	DOn
C
OE
Регистр сдвига

DI0	RG DO0
DI1	одно-		DO1
:	направ-		:
:	ленный		:
:	(	)	:
	(	)	DOn
DIn	двуна-		DOn
по фронту	прав-
C	ленный

Универсальный регистр
	DI0	RG DO0
	DI1	одно-		DO1
	:	направ-		:
	:	ленный		:
	:	(	)	:
	DIn			DOn
по фронту		двуна-
	C	прав-
задает режим
	М	ленный

DO0

DO1

DO2

Счетчики разделяют на двоичные и двоично-десятичные; по принципу действия – на счетчики с последовательным и параллельным переносом.

		CT2 Q1
		Q2
		Q4
		Q8
		Q16
		:
счетный вход	C	:
вход разрешения	E	:
счета	E
счета

Счетчик с последовательным переносом

Т Т

		Счетчик с параллельным переносом
	1	&J Т Т 1		&J Т Т 1		&J Т Т	&J Т Т
		C		C		C	C
	1	&K	1	&K	1	&K	&K
		&K		&K	1	&K	&K
C
E	&

tз

2tз

3tз

tз

8.3 ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ (ПЛИС)

ПЛИС (PLD – Programmable logic device) состоит из так называемых макроячеек (macrocell). Основой макроячейки является запоминающий элемент (триггер). Кроме него имеются матрица элементов «И» и матрица элементов «ИЛИ» на входе триггера. На выходе триггера имеется переключатель и схема формирования двунаправленного сиг-

вх

ИЛИ

вх/вых

вх

нала.

По сложности ПЛИС разделяют на две большие группы:

1)простейшие ПЛИС; они содержат от 8 до 1000 макроячеек и размещаются в корпусе, имеющем от 16 до 44 выводов.

2)сверх большие интегральные схемы (СБИС), имеющие более сложную организацию, но эквивалентные количеству ячеек от 1000 до 100 000. СБИС имеют в своем составе ОЗУ, АЛУ или даже сигнальный процессор.

Лидерами на рынке ПЛИС являются американские фирмы: ALTERA, XILINX.

Функция, выполняемая ПЛИС, задается коммутацией ее внутренних элементов. Состояние внутренних коммутаторов может задаваться:

•в однократно программируемых (one time programmable = OTP) – прожиганием перемычек на специальном программаторе;

•в перепрограммируемых электрически (electrically programmable read-only memory = EPROM) – переключа-

тели имеют состояние, заданное внутренней памятью, которая заполняется электрическим программированием на программаторе, а стирается ультрафиолетом;

•программируемые в системе микросхемы ПЛИС (ISP), логика которых записывается во внутреннее ОЗУ через специальный порт; такая структура предполагает загрузку схемы каждый раз при включении питания, эта загрузка осуществляется через последовательный или байтовый порт из внешнего ПЗУ в течение ≈

0,1 с.

•выпускаются также ПЛИС, программируемые в системе с flash-памятью, которую достаточно загружать

однократно, а не при каждом включении питания; такие ПЛИС наиболее удобны, они имеют специальный последовательный порт для загрузки и верификации программ (YTAG) с помощью IBM PC.

ПЛИС хороши тем, что невозможно расшифровать заложенную в них логику работы, так как прочитать содержимое заложенной в них схемы коммутации невозможно, если при программировании использовались защитные ключи.

9 АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСО

1.дифференциальный операционный усилитель;

2.инструментальный усилитель;

3.устройство выборки и хранения;

4.аналоговые ключи;

5.аналоговые мультиплексоры;

6.усилитель с программируемым коэффициентом усиления;

7.компаратор.

дифференциальные	W+	m	дифференциальный
		m	выход	+
			выход	+
входы	W-
	W-
входы	R	V+		_
входы	R	V+	питание
коррекции	R	V-	питание
	F	V-
	F

9.1 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Параметр

Обозначение

Идеал

Реальный БПТ

Реальный ПТ

Коэффициент усиления

∞

15000÷1000000

Входной ток

IВХ

1мкА

≤1нА

Частота единичного усиления

∞

1МГц

100кГц

Напряжение смещения

UСМ

5мВ

50мВ

Дрейф напряжения смещения

UСМ/ Т

50мкВ/°С

100мкВ/°С

Коэффициент ослабления влияния напряжения питания

КОВНП

∞

80дБ

Коэффициент ослабления синфазного сигнала

КОСС

∞

80дБ

Выходное сопротивление

RВЫХ

0,01Ом

КОВНП=20lg( UП/ UВЫХ)

КОСС=20lg( UСФ/ UВЫХ);

UСФ = (|U+|+|U-|)/2.

9.2 ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ

Повторитель напряжения

Масштабирующий усилитель

Неинвертирующий

R О.С.

масштабирующий усилитель

R ВХ

UВХ

UВЫХ

U ВЫХ = U ВХ

R О.С.

( 1 +

R 0

)

ВЫХ

= −U

ВХ

ВЫХ

= U

ВХ

R ВХ

Интегратор

Дифференциатор

Блок алгебраического суммирования

R 0

R		_		C	_	R 2			_
		_		C	_	R 2			_
					U1	U2	:
					U1	U2		R n
		+			+		:	R n	+		U ВЫХ
U ВЫХ = −	1		∫U ВХ (t)dt		dU ВХ	Un
	1				dU ВХ
	RC				U ВЫХ = −RC			n	R
	RC				dt		U ВЫХ = −∑		R	0	U i
							U ВЫХ = −∑			0	U i
								i=1	R i

9.3 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ (ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ) УСИЛИТЕЛЬ

У обычного дифференциального усилителя параметры инвертирующего и неинвертирующего входов существенно различаются (в 2-3 раза).

Простейший инструментальный

Про-

R 2

R 3

стейшая схема

усилитель на одном ДУ

выравнивает

R 0

входное сопро-

тивление,

уменьшая его

до величины

R G

R ′

′

R1; допусти-

U ВЫХ

R ′

мое синфазное

напряжение

′

увеличивается

R 3

′

в (R0+R1)/R0

R 0

= K

раз.

′

Луч-

R 3

= (U

- U

) 1 +

шие характеристики обеспечивает инструментальный уси-

ВЫХ

литель

на трех дифференциальных

усилителях. Первые

два ДУ обеспечивают увеличение и выравнивание входных сопротивлений, третий ДУ задает коэффициент усиления, и совместно с первыми ДУ повышает КОСС. RG – резистор, задающий коэффициент усиления.

Резистор RG позволяет регулировать коэффициент передачи такого инструментального усилителя. В предельном случае, когда необходим постоянный коэффициент передачи, RG исключают. (RG=∞, R1=R1’=0).

9.4 МЕТОДЫ СТРУКТУРНОГО УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Основными параметрами, влияющими на точность схем с ДУ, являются: смещение нуля и его дрейф, а также полоса пропускания (частота единичного усиления). Уменьшение смещения нуля и его дрейфа осуществляют тремя способами:

•параметрическая компенсация смещения нуля и его дрейфа;

•применение модуляции и демодуляции сигнала с усилителем переменного тока;

•периодическая автоматическая коррекция нуля.

9.5 Параметрическая компенсация смещения нуля и его дрейфа

Схемы параметрической компенсации напряжения смещения не устраняют дрейфа этого параметра: дрейфа нуля. Для температурной компенсации применяются специальные схемы с датчиком температуры в этой же цепи компенсации смещения. ТИПОВАЯ СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ПОДСТРОЕЧНОГО РЕЗИСТОРА:

	C		W+
R			W+	m
R				m
_
	R	подстроечный	W-
		подстроечный	R
		резистор
+ R		резистор		U+
+ R

		+Uп	R	U-
		+Uп	R

+Uп

U ВЫХ = − RC1 ∫[U ВХ (t) + U СМ (t)]dt

−U п

9.6 ПРИМЕНЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ С МОДУЛЯЦИЕЙ-ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ (мдм) СИГНАЛА

U ВХ				U ВЫХ	Комбинированная схема усилителя
М	УПТ	ДМ	ФНЧ	У2	низких частот с МДМ и усилителя
					высоких частот
	Г				ФВЧ	УПТ	U ВЫХ
140УД13					U ВХ		U ВЫХ
140УД13					U ВХ
Ко.с.					ФНЧ	УМДМ
Ко.с.

Такие усилители применяются только для усиления медленно изменяющихся сигналов (с частотой в 10-20 раз ниже, чем частота модуляции). С помощью модулятора медленно изменяющийся входной сигнал преобразуется в переменное напряжение (импульсное), которое усиливается усилителем переменного тока и снова преобразуется в медленно меняющееся напряжение с помощью фазочувствительного демодулятора. Кроме модулятора М, усили-

				17
	теля переменного тока УПТ, демодулятора ДМ, генератора модули-
Uвх	рующей частоты (Г) и делителя обратной связи КО.С. в структуру
Uвх	входит фильтр низких частот ФНЧ и усилитель постоянного тока У2

	(усилитель мощности).
			Главный недостаток: малая полоса пропускания, поэтому для
	построения широкополосных усилителей применяют комбинирован-
Вых.	ную схему усилителя низких частот с МДМ и усилителя высоких час-
Вых.	тот.
М	тот.
М			9.7 АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ НУЛЯ
			9.7 АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ НУЛЯ
			Такие усилители на некоторое время периодически прекраща-
	ют усиление сигнала, подключают свой вход к нулю и запоминают
	выходное напряжение. В последующем периоде усиления входного
	сигнала запомненное напряжение смещения прикладывается к входу с
Вых.	обратным знаком.					Для обеспечения непрерывности усиления приме-
ДМ	няют		двухканаль-				Вх
	ную	структуру				с
	поочередной				рабо-
	той/коррекцией						Вых
	каналов.			Качество			Вых
	каналов.			Качество
Вых.	таких		усилителей
Вых.	определяется				каче-
ФНЧ	определяется				каче-
ФНЧ	ством		аналоговых
	ством		аналоговых
	ключей.
				Главный
	недостаток:				малая		УГ
	полоса			пропуска-			УГ
	полоса			пропуска-
ния, поэтому для построения широкополосных усилителей применяют комбинированную схему усилителя низких
частот с МДМ и усилителя высоких частот.

9.8 КОМПАРАТОРЫ

Назначение: преобразовывать разность входных сигналов с большим коэффициентом усиления в логический сигнал. В качестве компаратора часто применяется дифференциальный усилитель, допускающий большую разность входных сигналов.

							+5B
U1	_	U1	_	U	ВЫХ	R ОГР	U	ВЫХ. ЛОГ
U1	_	U ВЫХ		U	ВЫХ		U	ВЫХ. ЛОГ
		U 2	+					ТТЛ
	+		+				КМОП
U 2	+						КМОП
U 2

лог.1, если U 2 > U1 U ВЫХ = лог. 0, если U 2 < U1

Ложное срабатывание можно устранить введением гисте-

резиса.

Кроме обычных параметров и характеристик дифференциального усилителя, компаратор имеет дополнительные характеристики, обязательные для него:

1) допустимое дифференциальное напряжение на входах, также как и синфазное должно быть

от +UПИТ до –UПИТ.

2)скорость нарастания выходного сигнала v [В/мкс].

3)компараторы часто имеют специальный вход стробирования выходного сигнала.

4)задержка срабатывания компаратора (параметр, харак-

теризующий время между моментом достижения равенства входных сигналов и моментом достижения половины напряжения переключения выхода).

Применение компараторов: АЦП последовательного приближения, допусковый контроль аналоговых сигналов.

Скорость нарастания выходного сигнала компараторов: обычных - 1 В/мкс, быстродействующих - 50 В/мкс, сверхбыстродействующих – 1000 В/мкс. У компараторов сравнительно большой входной ток – единицы мкА. Коэффициент усиления не бывает очень высоким: от 15000 до 50000.

Примеры: 521 СА1, КР554СА3.

	U1 , U 2	U 2
U1 + UПОР
	U1
U1 − U ПОР		t
		t
UВЫХ. ЛОГ
	лог.1
	лог. 0	t
	лог. 0
	U ВЫХ
U	+
U	ВЫХ. НАС
	ВЫХ. НАС	t
		t
U	−
	ВЫХ. НАС

U ВХ

U ВЫХ

ВЫХ+

.НАС : U ВХ

< U ВЫХ+

.НАС

ВЫХ. НАС

R 2

U ВЫХ

+ R 2

−U ПОР

+ U ПОР

U ВХ

−

: U

> U

−

ВЫХ.НАС

ВХ

ВЫХ.НАС

+ R 2

−

ВЫХ.

НАС

U ВХ

R 2

U ПОР = U ВЫХ.НАС

U ВЫХ

R1 + R 2

ВЫХ+

: U ВХ < U1

+ U ВЫХ+

.НАС

+ R

ВЫХ. НАС

U ВЫХ

U ВХ

−

: U

> U

− U

−

ВЫХ.НАС

ВХ

ВЫХ.НАС

+ R 2

U1 − UПОР

U1 + UПОР

−

ВЫХ. НАС

лог. 1

U ВХ

U ВЫХ

ЛОГ

U ВЫХ

ВЫХ. НАС

R 2

−

ВЫХ. НАС

лог. 0

9.9 АНАЛОГОВЫЕ КЛЮЧИ

Аналоговые ключи разделяются на 2 класса: механические и полупроводниковые. К механическим ключам

относят электромагнитные нейтральные и поляризованные, а также герконовые реле.

Полупроводниковые ключи бывают на биполярных транзисторах, на МОП транзисторах, на КМОП-

структурах. Управление полупроводниковыми ключами с целью гальванической развязки управляющей и информа-

ционной цепи осуществляют через трансформатор или через оптрон.

9.10 Ключи на электромагнитных реле

К1.1

К1

нейтральное

герконовое

поляризованное

9.11 Полупроводниковые ключи

Такие транзисторные ключи применяются для

коммутации токов, а не напряжений, так как допусти-

мый диапазон коммутируемых напряжений не превы-

шает 1В. Биполярные ключи сейчас практически не

применяются, так как они генерируют собственную

ЭДС в информационную цепь.

МОП ключ – это транзи-

стор с изолированным затвором.

импульсный

Управляющая

цепь

З-П

трансформатор

гальванически изолирована от ин-

формационной цепи И-С, но разность потенциалов между управляющей и информационной цепью

не должна превышать допустимую (10-20В). Это заставляет принудительно вводить гальваниче-

скую связь информационной и управляющей цепи. МОП ключ не вносит собственных ЭДС в информационную цепь,

но сопротивление открытого МОП транзистора составляет 300-1000 Ом. Он коммутирует однополярный сигнал, по-

этому сейчас широко применяют КМОП-структуры.

							19	Оптоэлектронная развязка
				КМОП ключ с цепью защиты				Оптоэлектронная развязка
	З			+UП			З
				+UП
И			С	R З		И	С
		П		R З			П	:
		П					П	:
		П					П
И			С	−UП	+UП	И	С	R Н
				−UП	+UП
	З						З
					−UП			:

Типовое сопротивление КМОП ключа 50 Ом. Это сопротивление почти не зависит от коммутируемого напряжения. Недостаток КМОП ключа в том, что он очень чувствителен к перенапряжениям.

9.12 ПАРАМЕТРЫ АНАЛОГОВЫХ КЛЮЧЕЙ

Параметр	Идеальное	Механические ключи		Полупроводниковые ключи
	значение
сопротивление ключа в открытом состоя-	0	0,01 Ом		50 Ом
нии	0	0,01 Ом		50 Ом
нии
сопротивление закрытого ключа	∞	1 ГОм		10 МОм
время включения/выключения	0	100	мкс	100 нс
температурная зависимость	-	практически можно		≈0,1% / 10°С
температурная зависимость	-	пренебречь		≈0,1% / 10°С
		пренебречь
паразитная проходная емкость СПР	0	0,1	пФ	5 пФ
входная емкость ключа СВХ	0	0,1	пФ	5 пФ
диапазон коммутируемых напряжений	0 ÷ ∞	1 мкВ ÷ 100 В		±5 В ÷ ±15 В
диапазон коммутируемых токов	0 ÷ ∞	10 мкА ÷100 А		1 мкА ÷1 А

9.13 АНАЛОГОВЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР

Аналоговый мультиплексор состоит из нескольких аналоговых ключей с одним общим выводом и дешифратора со схемами управления ключами. Мультиплексор характеризуется теми же параметрами, что и аналоговые ключи, а также дополнительными параметрами, характеризующими взаимное влияние сигналов в каналах. Взаимное влияние сигналы оказывают и по постоянному и по переменному току, поэтому параметры часто выражаются комплексными сопротивлениями, либо в виде логарифмических коэффициентов взаимного влияния.

Пример: К590КН6 – мультиплексор на 8 входов.

СПР1

UВХ1				l
UВХ2		СВЫХ1		l
UВХ2
	:
	:
UВХn	UВЫХ	СПР2
		СПР2

	1 2	n
	DC	СВЫХ2	R Н	СН l
	DC		R Н	СН l
входы		:
упр-я	:	:
	:
		СПРn

СПР

	R ВН1
С1	СПЕР
	СПЕР

R ВН2

С2

СВЫХn

9.14 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АНАЛОГОВЫХ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ

Параметр	Обозначение	Значение
время включения	tВКЛ	100 нс
время выключения	tОТКЛ	300 нс
сопротивление замкнутого ключа	RЗ	50 Ом
сопротивление разомкнутого ключа	RР	10 МОм
проходная емкость	СПР	4 пФ
выходная (входная) емкость	СВЫХ(ВХ)	4 пФ
коэффициент подавления влияния соседних каналов	КПОД	80 дБ

					20
Время включения – время от момента выдачи управляющего							+U ПИТ
сигнала на включение до снижения сопротивления ключа до заданной							+U ПИТ

величины, например, до 100 Ом.
Время отключения – время от момента выдачи управляющего						R ОГР
сигнала на выключение до увеличения сопротивления ключа, например,						U ВХ

до 5 МОм.							:		U ВЫХ
Для исключения наложения сигналов (из-за разницы между tВКЛ							:
Для исключения наложения сигналов (из-за разницы между tВКЛ

и tОТКЛ) необходимо, чтобы мультиплексор имел нейтральный входной							1	2	n
код, отключающий все каналы.
Наиболее распространенные мультиплексоры выполнены на							DC
КМОП-структурах, которые очень «боятся» перенапряжений. Выпуска-
ются мультиплексоры со встроенными схемами защиты от перегрузок								:
								:
вплоть до 220В.
9.15 УСТРОЙСТВО ВЫБОРКИ / ХРАНЕНИЯ (УВХ)
Режимы работы УВХ:							−U ПИТ
1)	выборка	(слежение):		ключ	замкнут,		Упр.
		R Н					Упр.
	UН = EС	R Н	;			R ВН
	UН = EС	R Н + RО + R ВН	;			R ВН	К

2) хранение:

ключ

разомкнут,

СЗ

U Н

−

E С

ZН (R Н )

UН (t) = UН (0) e

R НСЗ .

Верхняя граница емкости

запоминания

СЗ около

1000 пФ и обусловлена следующими

причинами:

•конечное значение сопротивления открытого ключа RО и внутреннего сопротивления источника сигнала RВН определяет время выборки 10 (RО+ RВН) СЗ.

•конденсаторы большой емкости имеют большой ток утечки.

Уменьшить влияние сопротивления нагрузки RН можно, включив повторитель напряжения на выходе УВХ.

R ВН

E С

СЗ R Н

Для ускорения процесса выборки при высокоомном источнике сигнала можно установить повторитель напряжения и на входе УВХ.

R ВН

E С

	_
	+
СЗ	R Н

Такая схема не устраняет влияния сопротивления открытого ключа. Введение двух повторителей вносит дополнительные погрешности самих усилителей (смещение нуля и его дрейф, ограниченная полоса пропускания).

Существенно повысить точность УВХ и уменьшить время выборки позволяет схема с общей отрицательной обратной связью (КР1100СК2).

Ограничительный резистор и ограничительные диоды необходимы для облегчения режима работы входного повторителя. Они ограничивают его дифференциальное входное напряжение и входной ток. Емкость запоминания подключается снаружи.

	R ОГР ≈ 10 кОм
VD1ОГР	VD2ОГР	_
_
R ВН		+
+		+
+	СЗ	R Н
E С	СЗ	R Н
E С

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.03.201617.01 Кб140Управление изменениями ЛБ 2.docx
#
21.03.201538.8 Кб46Управление рисками в таможенной деятельности.docx
#
21.03.2015658.84 Кб291Управленческая экономика лекции..docx
#
21.11.2018603.65 Кб5Упражнения для развития бицепсов.doc
#
03.12.201850.83 Кб4урок 35.docx
#
22.03.2015877.71 Кб40УСО и МК 2010.pdf
#
14.09.20192.45 Mб37устройство автомобиля вторая сессия.docx
#
21.03.2015227.68 Кб4Утвержден постановлениями Президиума1.docx
#
22.03.201510.95 Mб404Уч. пос. МПТ (2.04.12).pdf
#
07.03.20161.14 Mб27Участие детей в служении милосердия.pdf
#
07.03.201670.91 Кб115учебная и производственная практика ДОМ 2014.docx