- •Содержание
- •14 Устройства преобразования сигналов……………………...68
- •23 Последовательностные логические устройства……..102
- •Модуль 1. Элементная база электронных устройств
- •1 Современные методы проектирования электронных устройств и пассивные элементы
- •1.1 Основные этапы проектирования электронных устройств и параметры электрических сигналов
- •Частота сигнала будет
- •Резисторы, варисторы и конденсаторы. Условное графическое обозначение, виды, параметры и маркировка
- •1.3 Катушки индуктивности, трансформаторы и электромеханические элементы (переключатели, разъемы и т.Д.)
- •2 Полупроводниковые диоды
- •2.1 Принцип действия полупроводникового диода, его условное обозначения, характеристики и параметры
- •2.2 Математические модели диодов и их применение для анализа электрических схем
- •Обратное включение
- •Для расчета схем с диодами применяют часто графо – аналитический метод который представляет графическое решение систем уравнений. Пример образованный параметрами схемы графо-аналитическим методом.
- •2.3 Разновидности полупроводниковых диодов, их классификация и система обозначений
- •3 Биполярные транзисторы
- •3.1 Устройство и принцип действия биполярных транзисторов различного типа проводимости. Условные графические обозначения, классификация и маркировка
- •Структура биполярных транзисторов
- •3.2 Схемы включения биполярного транзистора
- •3.3 Математические модели биполярного транзистора для различных схем включения
- •Свойства
- •4 Полевые транзисторы и приборы с отрицательным сопротивлением.
- •4.1 Устройство и принцип действия полевых транзисторов с p-n переходом и с изолированным затвором
- •4.2 Схемы включения и математические модели полевых транзисторов
- •4.3 Тиристоры. Принцип действия, параметры и маркировка
- •4.4 Однопереходные транзисторы и туннельные диоды
- •5 Полупроводниковые датчики и индикаторные приборы
- •5.1 Полупроводниковые датчики температуры и усилия
- •5.2 Магнитно-полупроводниковые приборы
- •5.3 Источники и приёмники оптического излучения
- •Полупроводниковые лазерные диоды(аналогичны излучающим диодам, только после Iпр.Граничное происходит излучение когерентное и значительно увеличивается его мощность.)
- •5.4 Индикаторные приборы и их применения
- •Модуль 2. Схемотехника аналоговых и импульсных электронных устройств
- •6 Электронные усилители
- •6.1 Назначения усилителей, их параметры и характеристики
- •6.2 Обратная связь в усилителях и её разновидности
- •7 Усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером
- •7.1 Анализ работы усилительного каскада в режиме покоя
- •7.2 Эквивалентная схема замещения каскада. Расчет параметров усиления
- •8 Схемотехнические усилители каскадов на биполярных и полевых транзисторов
- •8.1 Усилительные каскады с общими коллектором и базой
- •8.2 Особенности применения полевых транзисторов усилительных каскадов
- •8.3 Пути повышения коэффициента усиления усилительных каскадов
- •9 Схемотехника Усилителей постоянного тока
- •9.1 Усилители постоянного тока на транзисторах с непосредственной связью и особенности его проектирования
- •9.2 Дифференциальные каскады на полевых и биполярных транзисторах
- •10 Усилители мощности
- •10.1 Общая характеристика и основные параметры
- •10.2 Двухтактный усилитель
- •11 Операционные усилители (оу)
- •11.1 Назначение, структура и основные характеристики операционного усилителя
- •11.2 Схемотехника усилителей на оу
- •12 Активные фильтры
- •12.1 Общие математические описания и классификация фильтров. Пассивные фильтры
- •12.2 Схемотехника активных фильтров
- •13 Работа полупроводниковых приборов в ключевом режиме
- •13.1 Ключевой режим
- •14 Устройства преобразования сигналов
- •14.1 Схемы положительных и отрицательных сигналов
- •14.2 Схемотехника нелинейных преобразователей аналоговых сигналов
- •15 Источники вторичного электропитания
- •15.1 Структурные схемы
- •15.2 Однофазные выпрямители
- •16 Непрерывные стабилизаторы постоянного тока
- •16.1 Общие положения
- •16.2 Компенсационные стабилизаторы
- •17 Импульсные и ключевые регуляторы и стабилизаторы постоянного напряжения
- •17.1 Основные требования ир. Статические и динамические потери
- •17.2 Режимы импульсного регулирования мощности и схемы импульсных усилителей
- •17.3 Схемотехника ключевых стабилизаторов им методика их расчёта
- •Квыпр c1
- •18 Многофазовые выпрямители и сглаживающие фильтры
- •18.1 Трёхфазные выпрямители и их схемотехника
- •18.2 Сглаживающие фильтры и особенности работы выпрямителя на ёмкостную нагрузку
- •18.3 Внешние характеристики и методика расчётов выпрямителя
- •19 Электронные регуляторы переменного напряжения
- •19.1 Способы изменения переменного напряжения
- •19.2 Схемотехника электронных регуляторов переменного напряжения
- •19.3 Энергетические характеристики вентильных преобразователей и их влияние на питающую сеть
- •20 Транзисторные преобразователи напряжения
- •20.1 Схемы преобразователей
- •20.2 Расчет преобразователей
- •22 Комбинационные логические устройства
- •22.1 Синтез логических устройств
- •22.2 Типовые комбинационные устройства
- •23 Последовательностные логические устройства
- •23.1 Триггеры
- •23.2 Регистры
- •23.3 Счетчики
- •24 Аналого – цифровые и цифро – аналоговые схемы
- •24.1 Компаратор
- •24.2 Интегральный таймер
- •24.3 Цифро – аналоговые преобразователи (цап)
- •24.4. Аналого – цифровые преобразователи (ацп)
- •Литература
24.3 Цифро – аналоговые преобразователи (цап)
Цифро - аналоговые преобразователи (Digital – to - Analog Converter) служат для преобразования n- разрядного кода в аналоговый сигнал тока или напряжения.
Для построения ЦАП применяют схему, резисторы которой имеют величину, кратную степени 2, т.е. R, 2R, 4R, 8R, 16R и т.д. при R=1Oм. Выходное напряжение, формирующееся на нагрузке Rн равно: Uвых = Е*Rн/Rэ + Rн.
Транзисторные ключи q1,q2,q3,q4 = 0 или 1 и управляются разрядами кода, а через разрядные резисторы протекают токи кратные степени 2 и суммируются на нагрузке.
Один квант напряжения примерно равен e0 = E/2n*R
, а эквивалентная проводимость - 1/ Rэ = 1/R*q1 + 1/2R*q2 + 1/4R*q3 + 1/8R*q4 и т.д.
На рис. 24.7. приведена функциональная схема ЦАП и диаграмма его работы.
Рис. 24.7 Функциональная схема и диаграмма ЦАП.
При V1 = 16 B и n = 4, значение кванта напряжения е0 = V1/2n = 16/16 =1B.
На диаграмме видно, что в диапазоне кодов от 0000 до 1111, ЦАП формирует ступенчатое нарастающее напряжение от 1 до 16 В.
24.4. Аналого – цифровые преобразователи (ацп)
Аналого - цифровые преобразователи (Analog – to – Digital Converter) служат для преобразования аналогового сигнала тока или напряжения в n- разрядный код.
Построение аналого - цифровых преобразователей связано с процессами дискретизации и квантования аналоговых сигналов.
Квантование - это процесс представления аналоговой величины дискреными квантами по соответствующей шкале.
Дискретизацией называется процесс представления аналоговой величины дискретными отсчетами во времени. Указанные преобразования применяются по отдельности к аналоговой величине или совместно.
Число уровней квантования N определяется по очевидной формуле: N - 1 = Umax - Umin/q, где Umax, Umin - нижний и верхний пределы изменения аналоговой величины, q- шаг квантования.
Относительная погрешность квантования равна отношению абсолютной погрешности Dky квантования к разности пределов аналоговой величины dky = Dky/Umax - Umin*100%. Очевидно, что Dky равна q/2 либо q , следовательно q = dky * (Umax - Umin)/50 при Umin = 0 q = dky *Umax /50.
Подставив в выражение для N значение q имеем N = 50/ dky +1, a
для Dky = q N = 100/ dky +1 .
Число разрядов кода n = ]log 2N[, где ][ - знак округления в большую сторону.
В настоящее время применяются АЦП пространственного кодирования, последовательного приближения, параллельного типа и интегрирующего типа.
Пространственные АЦП применяются для считывания штрих - кодов, нанесенных на предметы и товары. Принцип их действия связан с получением разных по интенсивности оптических сигналов при освещении светлых и темных участков штрих - кода.
Принцип действия АЦП последовательного приближения связан с тем, что код в основном регистре меняется так, что происходит уравновешивание входного напряжения другим напряжением, снимаемым с ЦАП, присоединенному к данному регистру. Уравновешивание начинается со старшего разряда регистра, который устанавливается в лог.1, после чего оценивается знак разности между входным напряжением и напряжением, формируемым ЦАП. Если знак положительный, то данный разряд регистра остается включенным, если же знак отрицательный, то разряд регистра сбрасывается в лог.0. Далее преобразование происходит аналогично и в результате в регистре формируется код аналоговой величины.