выводами 39 и 40. В момент включения напряжения питания БИС АЦП устанавливается в исходное состояние. Затем по фронту импульса запуска закрывается транзистор и включается генератор тактовых импульсов. Тактовые импульсы одновременно начинают поступать на входы делителя частоты К564ИЕ15 и БИС КР572ПВ2. При прохождении 16 004 тактовых импульсов от внутреннего тактового генератора КР572ПВ2 на выходе делителя формируется сигнал, переключающий триггеры D1, D2, на выходе D2 устанавливается высокий уровень напряжения и транзистор насыщается, прерывая цикл преобразования. При этом на выходах АЦП сохраняется результат преобразования до поступления следующего импульса запуска. Если же импульс запуска поступит до заверще-ния цикла преобразования, то схема на него не отреагирует. В качестве вспомогательного сигнала завершения преобразования можно использовать короткий прямоугольный импульс на выходе триггера D1.
Преобразование выходного кода КР572ПВ2, предназначенного для работы на семисегментные светоиндикаторы, в обычный двоично-десятичный код можно осуществить с помощью программируемых БИС КР556РТ4. Их программирование осуществляется в соответствии с таблицей, приведенной в [69]. Адресные входы ППЗУ подключаются к выводам КР572ПВ2 вместо индикаторов.
Кроме АЦП общего применения выпускаются специализированные преобразователи аналоговых сигналов, к которым относят преобразователь напряжение-частота и частота-напряжение К1108ПП1. На рис. 11.16 и 11.17 показано,. как с помощью К1108ПП1 преобразовать в частоту положительное и отрицательное напряжения и частоту в напряжение. Благодаря использованию на выходе транзистора с открытым коллектором можно подключить к выходу преобразователя как ТТЛ, так и КМОП логические схемы. Частотный диапазон определяется внешней /?С-цепью. Линейность преобразования, равная 0,01%, сохраняется до частоты 10 кГц.
8,2. и:
Рис. 11.16. Схемы преобразователей напряжение-частота на базе микросхемы К1108ПП1 при положительном (а) и отрицательном (б) входном сигнале
Рис. 11.17. Схема преобразователя частота-напряжение на базе К110811111
При частоте 0,1 МГц линейность падает до 0,05% и равна примерно 0,2% при частоте входного сигнала, равной 0,5 МГц [70].
В преобразователях положительного и отрицательного напряжений в частоту на базе К1108ПП1 диапазон входного сигнала определяется значениями R1, С1 и С2 (рис. 11.16). Коэффициент передачи можно отрегулировать с помощью R3. Цепь резисторов R4R5 используется для регулировки напряжения смещения. Сопротивление R2 выбирается так, чтобы протекающий через него ток и ток, отбираемый из нагрузки по цепи вывода 7, были в сумме меньше 8 мА. Сопротивление R1 определяет ток заряда емкости интегратора С2. Значение R1 выбирается из условия Rl = = [(/вхшах (0,9 -Дс)]/0,25 кОм, где Ивхтах - максимальнос изменение Lbx, Ас - относительный рззброс емкости С1. Температурный дрейф R1 непосредственно влияет на точность преобразования и должен быть минимален. Диапазон регулировки сопротивления R5 должен находиться в пределах 10... 100 кОм, а его температурный дрейф не должен превышать 10"/° С. Сопротивление RIO МОм, а /?з~0,2/?1. Чтобы отрегулировать коэффициент передачи и напряжение-смещения нуля, необходимо произвести следующую процедуру. Подать на вход напряжение, при котором выходная частота должна составлять \0~fnax- Если это не выполняется, то подрегулировать сопротивление R5. Затем подать на вход максимальное входное напряжение и установить с помощью R3 на выходе fmax-Максимальная точность преобразования получается, если нестабильность не превышает 1%. Выводы питания необходимо шунтировать конденсаторами емкостью 0,1 мкФ.
При работе БИС К1108ПП1 в режиме преобразователя частота-напряжение потенциал вывода 10 равен 2,5 В (рис. 11.17). На вход подаются ТТЛ сигналы. Преобразователь срабатывает по срезу импульсов. При использовании других логических сигналов необходимо следить за тем, чтобы при передаче среза импульса напряжение на выводе 10 уменьшалось до 0,6 В. В этом режиме работы К1108ПП1 в выходном сигнале содержатся высокочастот-
лые гармоники, недопустимые во многих случаях. Использование на выходе интегрирующих /?С-цепей обычно не дает желаемых результатов и приводит к искажению, выходного напряжения при повышении его частоты. Подключив к выходу преобразователя фильтр, получим подавление высокочастотных гармоник на 40 дБ без искажения выходного сигнала. Степень подавления помех зависит от согласованности параметров цепей на входах ОУ. Для получения максимального подавления введен подстроечный резистор R„i. Ошибки напряжения смещения нуля ОУ устраняются регулировкой сопротивления Rn2-
Г,ЦАВА 12.
Методы цифровой обработки аналоговых сигналов получили особенно широкое распространение после создания однокристальных БИС микропроцессоров, ЦАП и АЦП. В аналоговой электронной аппаратуре методы цифровой обработки сейчас используются в контрольно-измерительной аппаратуре, системах передачи речевых сигналов, сбора и обработки аналоговых сигналов, работающих в реальном масштабе времени, для выполнения сложной математической обработки аналоговой информации и т. д.
При проектировании такой аналого-цифровой аппаратуры возникают обычно две проблемы: как правильно выбрать входящие в них компоненты (АЦП, ЦАП, микропроцессоры, ОЗУ, регистры, компараторы и т. д.) и как правильно соединить эти компоненты, особенно если они находятся в разных блоках комплекса электронной аппаратуры.
При разработке цифровых систем, для которых развит аппарат логического проектирования и моделирования, первая проблема отсутствует. Разработчики же аналого-цифровых систем должны уметь создавать оптимальные- по характеристикам приборы, оперируя с параметрами компонентов, различающимися по единицам измерения. Более того, параметры аналоговых микросхем часто нормируются для одного частного случая их работы. Решением проблемы проектирования оптимальных по параметрам аналого-цифровых систем является переход в аналоговых микросхемах к единым информационно-энергетическим параметрам, совместимым с параметрами цифровых микросхем (см. гл. 1). Однако даже в этом случае можно не получить ожидаемое качество обработки аналоговых сигналов из-за пренебрежительного отношения к организации взаимосвязей между аналоговыми и цифровыми узлами системы. Следует иметь в виду, что в аналого-цифровых системах
