- •1. Введение
- •1.1 Что такое цифровые микросхемы. Виды цифровых микросхем
- •1.2 Области применения цифровых микросхем
- •1.3 Виды цифровых микросхем.
- •Условные графические изображения цифровых микросхем (гост)
- •Параметры цифровых микросхем
- •Уровни логического нуля и единицы
- •Входные и выходные токи цифровых микросхем
- •Параметры, определяющие быстродействие цифровых микросхем
- •Описание логической функции цифровых схем
- •Логические элементы.
- •2.1 Логические элементы
- •Инвертор
- •Логический элемент "и"
- •Логический элемент "или"
- •2.2 Диодно-транзисторная логика (дтл)
- •2.3 Транзисторно-транзисторная логика (ттл)
- •2.4 Цифровые логические микросхемы, выполненные на комплементарных моп транзисторах (кмоп) Логические кмоп (кмдп) инверторы
- •Логические кмоп (кмдп) элементы "и"
- •Логические кмоп (кмдп) элементы "или"
- •Особенности применения кмоп микросхем
- •Логические уровни кмоп микросхем
- •2.5 Согласование цифровых микросхем различных серий между
- •Согласование микросхем из различных серий между собой
- •Согласование микросхем с различным напряжением питания
- •Глава 2
- •2.6 Триггер Шмитта
- •3.Арифметические основы цифровой техники.
- •Глава 1 Арифметические основы цифровой техники
- •3.1 Системы счисления
- •Десятичная система счисления
- •Двоичная система счисления
- •4.2 Синтез цифровых комбинационных схем по произвольной таблице истинности
- •Совершенная дизъюктивная нормальная форма (сднф)
- •Совершенная конъюктивная нормальная форма (скнф)
- •4.3 Дешифраторы (декодеры)
- •Десятичный дешифратор (декодер)
- •4.5 Мультиплексоры
- •Особенности построения мультиплексоров на ттл элементах
- •4.6 Демультиплексоры
- •5.Генераторы
- •5.1 Генераторы периодических сигналов
- •5.3 Мультивибраторы
- •5.4 Особенности кварцевой стабилизации частоты цифровых генераторов
- •5.5 Одновибраторы (ждущие мультивибраторы)
- •Укорачивающие одновибраторы
- •Расширяющие одновибраторы (ждущие мультивибраторы)
- •6. Последовательностные устройства (цифровые устройства с памятью)
- •6.1 Триггеры
- •6.1.2 Rs триггер
- •6.1.3 D триггеры, работающие по потенциалу (статические d триггеры)
- •6.1.5 D триггеры, работающие по фронту (динамические d триггеры)
- •6.1.6 T триггеры
- •6.1.7 Jk триггер
- •6.2 Регистры
- •6.2.1 Параллельные регистры
- •6.2.2 Последовательные (сдвиговые) регистры
- •6.2.3 Универсальные регистры
- •6.3 Счётчики
- •6.3.1 Двоичные асинхронные счётчики
- •6.3.2 Недвоичные счётчики с обратной связью
- •6.3.3 Недвоичные счётчики с предварительной записью
- •6.3.5 Синхронные двоичные счётчики
- •7.Современные виды цифровых микросхем.
- •7.1 Микросхемы малой степени интеграции (малая логика)
- •7.2 Программируемые логические интегральные схемы (плис).
- •7.3 Программируемые логические матрицы.
- •7.4 Программируемые матрицы логики (pal).
- •7.5 Сложные программируемые логические устройства (cpld).
- •10. Особенности аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования.
- •10.1 Квантование аналогового сигнала по времени
- •10.2 Погрешности дискретизатора
- •10.3 Фильтры устранения эффекта наложения спектров (Антиалайзинговые фильтры)
- •10.5 Параллельные ацп (flash adc)
- •10.6 Последовательно-параллельные ацп
- •10.7 Ацп последовательного приближения (sar adc)
- •10.9 Цифроаналоговые преобразователи (цап) с суммированием токов
- •10.10 Цифроаналоговые преобразователи r-2r
- •11. Микросхемы цифровой обработки сигналов
- •11.1 Основные блоки цифровой обработки сигналов
- •11.1.1 Двоичные сумматоры
10.6 Последовательно-параллельные ацп
Следующим видом аналого-цифровых преобразователей, занимающим промежуточное место между скоростными параллельными АЦП и наиболее распространенными АЦП последовательного приближения, являются последовательно-параллельные АЦП. Рассмотрим работу последовательно-параллельного АЦП на примере восьмиразрядного АЦП. Структурная схема этого АЦП приведена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1. Структурная схема восьмиразрядного последовательно-параллельного АЦП
В схеме восьмиразрядного последовательно-параллельного АЦП используются два параллельных четырехразрядных АЦП. Второй аналого-цифровой преобразователь оцифровывает ошибку квантования, выделяемую при помощи цифро-аналогового преобразователя и аналогового вычитателя. Если бы мы преобразовывали входной сигнал в цифровую форму без погрешности, то на выходе АЦП (а затем и на выходе цифро-аналогового преобразователя) мы бы получили точную копию входного сигнала, однако это не так. Поэтому на выходе аналогового вычитателя формируется сигнал ошибки преобразования.
Для того чтобы в схеме можно было бы использовать одинаковые АЦП, сигнал ошибки преобразования первого аналого-цифрового преобразователя усиливается в 16 раз. В результате уровень сигнала на входе второго АЦП равен уровню сигнала на входе первого АЦП, а значит можно использовать схему, полностью идентичную первому аналого-цифровому преобразователю. Следует отметить, что вычитатели обычно выполняют с использованием операционных усилителей, поэтому обычно в составе последовательно-параллельного преобразователя используется усиливающий вычитатель.
Что же мы выиграли в результате усложнения схемы? Так как разрядность параллельных преобразователей снижена вдвое, то для их реализации в случае, приведенном на рисунке 1, потребуются только 2 * 15 = 30 компараторов. Для реализации восьмиразрядного АЦП, как это уже упоминалось в предыдущей главе, нам бы потребовалось 255 компараторов. То есть выигрыш по сложности реализации схемы составляет почти в десять раз!
Теперь давайте оценим, во сколько же раз мы проиграли в быстродействии? Прежде чем мы сможем сформировать на выходе восьмиразрядный двоичный код, необходимо чтобы сигнал был преобразован в цифровую форму первым АЦП, снова преобразован в аналоговую форму цифро-аналоговым преобразователем. Затем должен быть сформирован и усилен сигнал ошибки, и этот сигнал должен быть снова оцифрован. В результате описанных действий время преобразования входного аналогового сигнала возрастает, по крайней мере, в четыре раза.
Обратите внимание — время преобразования, а не тактовая частота! Как мы определили в предыдущей главе, время преобразования в параллельном АЦП в несколько раз больше периода тактовой частоты (частоты дискретизации аналогового сигнала). Все это время сигнал на входе преобразователя не должен меняться. Это означает, что в составе последовательно-параллельного АЦП должно находиться устройство выборки и хранения.
Тем не менее, как и в случае с параллельным аналого-цифровым преобразователем, быстродействие всей схемы в целом может быть увеличено за счет применения конвейерной обработки. Достаточно разбить алгоритм преобразования на несколько этапов, которые могут выполняться одновременно.
В цифровой части преобразователя разбиение на этапы производится при помощи параллельных регистров. В аналоговой части для этой цели служат устройства выборки и хранения. И на регистры и на устройства выборки и хранения подается тактовая частота аналого-цифрового преобразователя. Эта частота совпадает с частотой дискретизации входного аналогового сигнала.