Аналоговый цифровой преобразователь с промежуточным буфером при высокой скорости поступления данных

Рис. 3. ИС К555ИР9

Назначение выводов ИС К555ИР9

1. Запись-чтение ®WR

2. Тактовый вход C

3. Вход D4

4. Вход D5

5. Вход D6

6. Вход D7

7. Инверсный выход Q7

8. Общий GND

9. Прямой выход Q7

10. Последовательный вход D®

11. Вход D0

12. Вход D1

13. Вход D2

1

4. Вход D3

15. Задержка такта DE

16. Питание Ucc

Таблица истинности ИС К555ИР9

Таблица 1

Микросхема К555ИР9 имеет следующие характеристики

(Ucc = 5,25 В; U1вых ³ 0,5 В; U0вых ³ 2,4 В; Iпотр £ 20 мА; I0вх £ 0,4 мА; I1вх £ 0,02 мА;

I0вых ³ 8 мА; I1вых £ -2,6 мА; tздр £ 65 нс)

Потребляемая мощность микросхемы К555ИР9 равна: Pпотр = 105 мВт

2.4 Схема включения согласующего операционного усилителя

Мы используем схему подключения согласующего операционного усилителя для преобразования двухполярного входного напряжения. В ней используется инвертирующий режим усиления (по отношению к Uвх) и диодная схем защиты АЦП при перегрузках. Напряжение на входе АЦП связано с входным сигналом следующим соотношением

UIRN = – K×Uвх + (1 + K)×UREF1

где K = R4/(R5 + R6) – коэффициент передачи усилителя

UREF1 – опорное напряжение на не инвертирующем входе ОУ (задается делителем R1-R3)

В нашем случае для диапазона преобразования Uвх = ±2,5В выбираются К = 0,58 и опорный уровень UREF1 = 0,905 В (при UREF = 2,5 В). Настройка коэффициента передачи осуществляется сопротивлением резистора R5, после чего резистором R2 устанавливается нуль на середину передаточной характеристики АЦП.

При Uвх =2,5В на АЦП появляется выходной код 00 00, а при Uвх=-2,5В – код 11 11.

Таким образом, на выходе преобразователя получаем обратный смещенный двоичный код.

Схема защиты входа АЦП от перегрузок работает следующим образом. Диоды VD1 и VD2, включенные параллельно резистору обратной связи R4, образуют двухсторонний ограничитель. Диод VD4 и стабилитрон VD3, смещенные постоянным током от источников 15 и –15В, задают уровни ограничения в отрицательной и положительной областях (относительно UREF1).

Диод VD5 обеспечивает защиту входа АЦП в случае отключения источников питания ОУ или выхода его из строя.

Данная схема включения согласующего ОУ универсальна и позволяет использовать АЦП К1108ПВ1А в режиме максимального быстродействия. При работе БИС АЦП с быстродействующим ОУ типа К574УД1, тщательном монтаже и оптимальной схеме коррекции ОУ время установления процессов в согласующей схеме на уровне 0,1% не превышает 1 мкс.

Рис. 4. Схема включения согласующего ОУ

В данной схеме используются следующие элементы:

VD1, VD2, VD4, VD5 – диоды типа КД520А

VD3 – стабилитрон типа КС133А

А – операционный усилитель типа К574УД1

Операционный усилитель типа К574УД1 имеет следующие характеристики

Ucc = ±15 В; Uвых ³ 10 мВ; Iвх £ 0,5 нА; Iпотр £ 10 мА

Потребляемая мощность составляет Pпотр = 150 мВт

2.5 Схема управления АЦП и преобразователя кода

Схема управления (устройство управления) состоит из трех частей:

1. Генератор тактовых импульсов на кварцевом резонаторе

2. Двоично-десятичный счетчик

3. Схема управления на логических элементах «НЕ», «И» и «И-НЕ»

Для схемы управления мы используем следующие микросхемы: К555ИЕ9, К555ЛИ6, К555ЛН1, К555ЛА2 и К155ЛА3.

С генератора импульсов идут такты стабильной частоты. Они подаются на вход синхронизации двоично-десятичного счетчика. Счетчик производит счет от нуля до девяти. Полученный с выхода счетчика четырехразрядный код подается на логические элементы. Первый импульс подается на вход запуска АЦП приводя его в состояние готовности. Далее восемь тактов АЦП преобразует аналоговый сигнал со входа в параллельный восьмиразрядный код, а регистр в свою очередь преобразует параллельный восьмиразрядный код предыдущего цикла в последовательный код и выдает его в линию связи. На десятом такте с логических элементов идет сигнал на считывание кода с выхода АЦП и одновременно на регистр, для считывания следующего параллельного восьмиразрядного кода.

Все микросхемы синхронизированы одним тактовым генератором.

2.5.1 Генератор тактовых импульсов

В качестве генератора тактовых импульсов используем кварцевый автогенератор. Генератор строим на трех элементах «И-НЕ». Кварцевый генератор обеспечивает высокостабильный сигнал. Нестабильность выходного сигнала не превышает ±(5¸10)×10-6 в интервале температур 10¸40 0С. АЦП в восьмиразрядном режиме может работать на частоте до 1,3 МГц. Подберем такие емкости и резисторы, чтобы обеспечить нужную частоту. В нашем случае частота будет равна f = 1 МГц.

 Скачать реферат