Жұмыстың қысқаша мазмұны

Небір күрделі процестерді компьютермен басқару, орындалуын қадағалау кезінде сыртқы құрылғылармен байланыс жасау үшін цифрлық мағлұматты аналогты мағлұматқа және керісінше түрлендіру мәселесін жиі шешуге тура келеді. Осындай амалдарды орындайтын арнайы құрылғылардың біріншісін- цифрлық-аналогты түрлендіргіштер деп, екіншісін- аналогты-цифрлық түрлендіргіштер деп атайды. Басқаша айтқанда цифрлық-аналогты түрлендіргіш (ЦАТ)- екілік код түрінде берілген цифрлық мағлұматты кернеу (ток күші) түріндегі аналогты мағлұматқа тасымалдаушы электрондық құрылғы.

Егер -мәні белгілі санды сипаттайтын цифрлық сигнал,А- соған сәйкес келетін аналогты сигнал болса, орындалатын цифрлық-аналогты түрлендіру процесін төмендегідей жазуға болады:

,

мұндағы - екілік кодпен берілгенсанның кіші разрядына сәйкес келетін аналогты эквиваленті ретінде қабылданатын кванттау қадамы (интервал);

- түрлендіру қателігі.

Мұндай жағдайда ЦАТ-тің шығысындағы сигнал келесі түрде жазылар еді:

,

мұндағы - пропорционалдық коэффициент;

- эталондық сигнал

- шамасы 0 немесе 1 болатын екілік разрядтардың коэффициенттері;

- разрядтар саны.

Цифрлық-аналогты түрлендіргіштер цифрлық түрдегі хабарды аналогты пішінге түрлендіру үшін қолданылатын болғандықтан, оларға қойылатын талаптардың негізгісі-сигналды бір түрден екінші түрге түрлендіру барысында тасымалданатын хабардың сақталуын, мазмұнының өзгермеуін және мағынасының жоғалмауын қамтамасыз ету. Түрлендірудің мағынасын төмендегідей баяндауға болады. Түрлендіргіштің кірісіне келтірілген және цифрлық түрде берілген сигналдар жиынтығына онымен тікелей мағынада байланысқан аналогты шама мәндерінің жиынтығы сәйкес келтіріледі. Сондай шама ретінде механикалық орын ауыстыру (бұрыштық немесе сызықтық), кернеу (тұрақты немесе айнымалы), жиілік немесе уақыт аралығы секілді өлшеуге қолайлы көрсеткіштер қолданылуы мүмкін.

ЦАТ-тің кірісіне келтірілетін мағлұматтар әдетте, белгілі әдіспен өзгертілген код түріндегі сандар болып келеді. Цифрлық мағлұматты код түрінде дайындау әдісі қабылданған (қолданған) санақ жүйесіндегі кез-келген санды осы тәсілмен түрлендіруге жарамды болуы қажет және түрлендіру нәтижесінің екі мәнді болуына жол берілмейді. Соған байланысты ЦАТ-ді құру үшін позициялық санақ жүйелері қолданыс тапқан, әсіресе екілік және ондық санақ жүйелерінің ролі басым болып келеді.

ЦАТ құрудың басты принципі – кірістегі шаманың математикалық өрнегін түрлендірілетін кодтың цифрларының мәндеріне байланысты моделдеу. Математикалық өрнекті құру үшін санның әрбір разрядына эталон деп аталатын пропорционал болып келетін физикалық элементтер тағайындалады. Эталон ретінде кернеу немесе ток көздері, резисторлар, генераторлар, т.б. қолданылуы мүмкін. Разрядтың салмағын цифрдың мәніне көбейту процесі арнайы жасалған, сәйкес эталондармен байланысқан кілттерді пайдалану арқылы орындалады. Іс жүзінде эталон ретінде резисторларды қолдану көбірек кездеседі. Код түрінде берілген мағлұматтың кернеуге түрлендіргішін құру үшін «байланысы жоқ» эталондық кернеулер көзін қолдану қажет. Құрылғы өндіретін шаманы табиғаты тұрғысынан эталонның табиғатымен бірдей болып өндіруге мүмкіндік беретін әдіс ЦАТ-ті құрудың тікелей әдісі деп аталады. Сонымен қатар, ЦАТ-тің кірісіне келтірілген код алдымен аралық аналогты шамаға түрлендірілсе және оның физикалық табиғаты ЦАТ өндіретін шаманың табиғатынан өзгеше болса, мұндай әдісті жанама тәсіл деп атайды.

Қазіргі кезеңде техникада, жасалу технологиясының оңай болуына байланысты, код түрлендіргіштерін құру үшін резисторлармен құрылған ЦАТ жиі қолданылады. Мұндай түрлендіргіштер схеманың кірісіндегі кернеуді кодқа пропорционал түрде бөлумен айналысады, сондықтан оларды пассивті ЦАТ деп атайды.

ЦАТ-тің негізгі міндеттерінің бірі-түрлендіру барысында оның кірісі мен шығысындағы сигналдардың арасындағы үйлесімділікті сақтау. Үйлесімділіктің орындалу дәрежесі ЦАТ жіберетін қателікпен бағаланады. Бұл қателікті ЦАТ өндірген шаманың дәл мәні мен нақты мәнінің айырмасымен бағалау келісілген. ЦАТ жіберетін қателіктің толық мәні әдістемелік және инструметалдық қателіктердің қосындысы ретінде табылады. Әдістемелік қателік жобалау барысында жіберілген үйлесімділіктен ауытқуға байланысты туындаса, инструменталдық қателік қолданыстағы элементтердің көрсеткіштерінің номиналдық шамадан ауытқуымен анықталады. Бастапқы инструменталдық қателіктерді туғызатын факторларға элементтердің параметрлерінің, технологиялық процестердің дәл орындалмауын, өндіріс құралдарының сапалы болмауын, персоналдардың квалификациясының төмендігін, қоршаған ортаның әсерін, ішкі және сыртқы шулардың әсерін жатқызуға болады.

Пассивті ЦАТ-тердің жиі қолданылатыны жоғарыда айтылды. Төрт разрядты, кернеуді бөлшектегіш резисторлармен құрылған пассивті ЦАТ-ті құру принципін қарастырайық. Бұл ЦАТ-тің негізгі элементі -текті резисторлы матрица (1-сурет). Матрицаның шығысындағы кернеутармақтарға келтірілген кернеулергеU₁, U₂, U₃, U₄ байланысты. Олардың өзі екілік айнымалы шаманың функциясы болып келеді:

(1)

1. сурет. матрицасының құрылуы.

Тармақтарға келтірілетін кернеулер арнайы кілттермен орындалады. Кілт ретінде 4 разрядты екілік санауышты қолдануға болады. Осылай құрылған ЦАТ-тің жалпылама схемасы 2-суретте көрсетілген.

Бұл түрлендіргіш «код-кернеу» текті түрлендіргішке жатады. ЦАТ-тың өндіретін кернеуі (1) теңдеу арқылы табылады. Егер болған жағдайда, оның шығысындағы шама

(2)

Осындай түрлендіргіштің негізінде санауыштың кірісіне тактылық тік бұрышты импульстар легін келтіру арқылы сатылы түрде өзгеретін кернеулер генераторын жасауға болады. Сондай ЦАТ-тің жұмысы 3-суретте бейнеленген. Аталмыш принциппен құрылған түрлендіргіштің схемасы 4-суретте берілген. Схеманың құрамына келесі элементтер кіреді:

• тік бұрышты импульстық сигналдар генераторы (G);

• төрт разрядты санауышпен жәнерезисторлы матрицамен құрылған «код-кернеу» түрлендіргіш;

• жеті сегментті индикатор ;

• сигналды дірілсіз өндіргіштер ;

• жұмыс режимін ауыстырушы (Руч/Авт) тумблер Қарастырылып отырған ЦАТ қолмен және автоматты түрде басқарылатын режимдерде жұмыс істей алады. Режимдерді ауыстырутумблерімен орындалады.

Қолмен басқару кезінде кнопкасын басу нәтижесінде оныңконтактасында туындайтын теріс таңбалы ауысуSA11 тумблері арқылы микросхемасымен құрылған санауыштың «+1» кірісіне жеткізіледі.

Автоматты басқару режимінде генератор өндіретін импульстарSA11 тумблері арқылы тағы да сол санауыштың «+1» кірісіне беріледі. Санауыштың разрядтарын тазарту үшін кнопкасы қолданылады. Кнопка басылған кезде, оныңконтактасында оң потенциалды ауысу пайда болады. Осы ауысу санауыштыңкірісіне беріліп, санауыштың разрядтарын түгелдей «0» күйіне келтіреді.