На практике, обычно, требуется перейти от безразмерного результата АЦП к физической величине, которой он соответствует. Для этого выполняется масштабирование.

Код АЦП связан с напряжением, приложенным непосредственно к входу формулой (1.15.3). Повторим ее с другими обозначениями

,

где — опорное напряжение, В; — входной код АЦП. Соответственно, масштабирующий множитель

. (1.15.4)

Очевидно, что этот множитель при имеет смысл веса единицы младшего разряда АЦП.

Теперь примем во внимание, что измерительный канал может иметь не единичный коэффициент передачи . Тогда вес младшего разряда

Заметим, что связывает входное напряжение АЦП с физической величиной, возможно неэлектрической. Поэтому может иметь размерность.

Если числовое значение не равно степени двух, то вес младшего разряда оказывается «длинной» дробью. В то же время индицируемый результат измерения должен быть округлен до разумного числа десятичных разрядов. Практически это приводит к увеличению шума квантования.

Несмотря на то, что коэффициент является свойством аппаратных узлов измерительного канала, обычно им можно варьировать. Имеется также некоторая свобода в выборе величины источника опорного напряжения. Так можно добиться того, что вес младшего разряда имеет вид , где — цифра от 1 до 9, а — целое число. Тогда индикация в десятичной системе счисления возможна без округления результата измерения.

Сохранение результата в формате с плавающей точкой может выполняться командой, подобной следующей

N=(AD0DR0 & 0xFFC0)*Vref/С/65536.0;

Имеется в виду, что переменная N объявлена как float или double; Vref — переменная или константа, равная опорному напряжению; C — коэффициент передачи измерительного канала.

Поясним значение множителя Vref/65536.0. Результат оказывается смещен на 6 разрядов влево, поскольку справа он дополнен шестью нулевыми двоичными разрядами. С учетом этого обстоятельства и формулы (1.15.5) находим масштабирующий множитель .

1.16 Цифро-аналоговый преобразователь

МК LPC2148 имеет встроенный 10-разрядный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с временем установления выходного напряжения 1 мкс. Это позволяет формировать однополярные сигналы с переменной составляющей звуковой частоты (по крайней мере, до 20 кГц) при сравнитель-

70

но малом шуме квантования. Напряжение формируется на линии AOUT. Диапазон выходного напряжения ЦАП от 0 В до опорного напряжения, подключенного к контакту Vref.

1.16.1 Регистр управления ЦАП

Регистр DACR. Управление ЦАП осуществляется с помощью единственного регистра (рисунок 1.16.1).

● Биты 6–15 (VALUE). Код выходного напряжения ЦАП. Значение разрядов VALUE связано с напряжением на выходе AOUT выражением

. (1.16.1)

● Бит 16 (BIAS). Бит определяет время установления выходного напряжения ЦАП (таблица 1.16.1).

Таблица 1.16.1 – Управления временем установления ЦАП

Рисунок 1.16.1 – Схема регистров управления цифро-аналоговым преобразователем

1.16.2 Рекомендации по применению ЦАП

Настройка ЦАП сводится лишь к настройке режима работы порта через регистр PINSEL1 (код 01 в разрядах 18–19) и выбора времени установления ЦАП через бит BIAS. Осциллограммы, иллюстрирующие время установки ЦАП при изменении кода от нуля до максимума, показаны на рисунке 1.16.2. Изменение выходного напряжения выполняется путем записи кода в

Рисунок 1.16.2 – Осциллограммы сигнала ЦАП при изменении кода от нуля до максимума. Вверху BIAS = 0, внизу BIAS = 1

71