Аналогты электронды құрылғылар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Коммерциялық емес ашық акционерлік қоғам
Ғұмарбек Даукеев атындағы
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Электротехника кафедрасы

№1 СӨЖ

Мамандығы: Радиотехника,электроника және телекоммуникация
Орындаған: Батиров Ө. Тобы: РЭТк19-4

Тақырыбы: Аналогты электронды құрылғылар

Тексерген: Ләйлім Балғабекова Транскрип 08
__________ ______________ _______ ___________2021ж.
(бағасы) (қолы)

Алматы, 2021
Аналогты электронды құрылғылар
Аналогты электронды құрылғы деп электрондық аспаптардың негізінде жасалған , аналогты электр сигналдардын күшейтетін , түрелендіретін және өңдейтін құрылғыны айтады .

Аналогты сигнал әр түрлі уақыт кезеңінде шексіз сан мәндері бар үздіксіз функция түрінде беріледі . Аналогты электронды құрылғы екі үлкен топқа бөлуге болады :
1 ) күшейткіштер ;
2 ) күшейткіштер негізінде жасалған құрылғылар .
Электрондық күшейткіш - электрлік сигналдарды , олардың формасын өзгертпей , сырытқы қоректену көзінің энергиясының арқасында , қуатын ұлғайтып күшейтетін құрылғы . Күшейткіштер негізінде істелген құрылғылар - электрлік сигналдарды генерация жасайтын - сигнал генераторлары , кедергілер мен электрлік сигналдарды түрлендіретін және өңдейтін , құрылғылар .
Электрондық күшейткіш деп электрлік сигналдарды , олардың формасын өзгертпей , қоректену көзінің энергиясының арқасында , қуатын ұлғайтып күшейтетін құрылғыны айтады .
Сигнал генераторы - нақты қасиеті және берілген сипаттамасы мен параметрлері бар , электрлік сигнал алуға мүмкіндік беретін құрылғы . Сигналдарды түрлендіру құрылғысы - әдейі кері байланысы бар күшейткіштер негізінде жасанылады , мысалы : ҚОСҚыштар , интегралдауыштар , дифференциалдуыштар , логарифмдеуіштер ...
Кедергі түрлендіргіштер құрылғысы- әр түрлі кері байланыстары бар күшейткіштер негізінде жасалады . Бұл құрылғылар кедергінің типін немесе сипаттамасын өзгертеді . кез келген Сонымен аналоПТЫ электронды құрылғының құрамында күшейткіш бар . Сондықтан ең бірінші күшейткіштерді оқып зерттеуімз керек .

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Конец формы

ХХ ғасырдың 40 жылдарының бас кезінде болгар инженері Д. Атанасов пен американ ғалымы Д. Моучли есептеулерді орындау үшін радиошамдарды пайдалануды, компьютер құрылымынан механикалық тетіктерді түгел шығарып тастауды ұсынды. Бұл ұсынысты іске асыратын бірінші есептеуіш машина АҚШ-та жасалды. Осы уақытқа дейін адам ойлап тапқан техникалық құрылғылардың бірде-бірі электрондық есептеуіш машина секілді қарқынды дамыған емес.
ЭЕМ-нің үшінші буынының дүниге келуіне транзисторлар, резисторлар конденсаторлар, өткізгіштер және тағы басқа электрондық сұлба үзіндісін өлшемі кішкене көлемді пластинка бетіне өрнектеу себеп болды. Мұндай интегралдық құрылғылар интегралдық сұлбалар деп латынның integrare - біріктіріп жинау, бірлестіру сөзінен атау алған немесе микросұлба деп те атауға болады. Бұл буындағы прогресс бір микросұлбаға вентильдердің көп жиынтығын орналастыру болды. Оны интеграция дәрежесі деп атады.
Интегралдық сұлбаларды ойлап табу ЭЕМ-нің элементтік базасының даму болашағына жол ашты. Ӛлшемдердің шағындануы, жобалау және өндіру жұмыстарын автоматтандыру арқасында электрондық сұлбалардың сенімділік деңгейі тез артты, құны кеміді. Бір микросұлбада тұтас бір ЭЕМ процессорын жасау интегралдық сұлбаларды жетілдіру болып табылды. ЭЕМ-нің ішінде ақпарат физикалық тұрғыдан алғанда электрлік сигналдар арқылы кодталады. Бұл сигналдарды өңдеуді өзара үйлесімді жұмыс істейтін мыңдаған, жүздеген мың элементтерден тұратын электрондық құрылғы микросұлбалар іске асырады.
Сигналдарды (ақпаратты) түрлендіру және цифрлық өңдеу үшін кеңінен қолданылатын цифрлық ИС көбірек таралған. Аналогтық электрондық құрылғыларда пайдаланылатын интегралдық сұлбалар үздіксіз функция заңы бойынша өзгеретін сигналдарды түрлендіру және өңдеу үшін қажет.
Интеграция дәрежесі бойынша, цифрлық ИС шартты түрде келесі деңгейлерге: кіші, орташа, үлкен және аса үлкен ИС (сәйкесінше, КИС, ОИС, ҮИС, АҮИС) деп бөлінеді. Ондаған және жүздеген элементтері бар, интеграция дәрежесі кіші және орташа ИС, қарапайым логикалық элементтер (ЖӘНЕ-ЕМЕС), НЕМЕСЕ-ЕМЕС, ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС және т. б.) және функционалдық түйіндер (регистрлер, санауыштар, сигналдарды таратушылар, дешифраторлар, мультиплексорлар және т. б.) функцияларын атқаратын базалық және типтік сұлбаларды жасауда қолданылады. Интеграция дәрежесі он және жүз мыңнан миллиондаған (одан да көп) элементтерге дейін жететін ҮИС-пен АҮИС-тердің пайда болуының арқасында, бір кристалда ірі блоктар мен ЭЕМ құрылғылар сұлбаларының және толық жүйелердің де жасалуы мен орналасуы мүмкін болды. Бұл оларды өте үлкен мөлшер мен ассортиментте шығаруға және олардың негізінде есептеу техникасының және жүйелерінің күрделі, жоғары технологиялық және сенімді цифрлық электрондық құрылғыларын жасауға мүмкіндік береді. Мұндай жағдай түрлі салаларда: өндірісте, ақпаратты өңдеу мен басқаруда, күнделікті тіршілікте қазіргі электрондық құрылғылардың кең пайдалануына мүмкіндік туғызды.

1. САНДЫҚ-АНАЛОГТЫҚ ЖӘНЕ АНАЛОГТЫҚ-САНДЫҚ ТҮРЛЕНДІРГІШТЕР
1.1 Аналогты-цифрлық түрлендіргіштер

Соңғы онжылдықта микроэлектроника және есептеуіш техника құралдарының халық шаруашылық саласында ақпарат алмастыруды қамтамсыз ететін сызықтық аналогтық және цифрлық түрлендіргіштермен (АЦТ және ЦАТ) кең түрде енгізілу шартталған.
Цифрлық - аналогтық түрлендіргіш (ЦАТ) ереже бойынша нақты санды екілік кодқа, кернеуне немесе токка түрлендіреді. цифрлық - аналогтық түрлендіргіштердің сұлбатехникасы әртүрлі. Цифрлық - аналогтық түрлендіргіштер келесі белгілері бойынша классификацияланады:
# Шығыс сигналы түрі бойынша: токтың шығысы және кернеу түріндегі шығысы.
# Цифрлық интерфейстің түрі бойынша: тізбекті енгізумен және кіру кодының параллельді енгізуімен
# Кристалдағы ЦАТ саны бойынша: бірканальды және көпканалды.
# Тез әрекеттілігі бойынша: өлшенген және жоғары тез әрекеттілігі.

ЦАТ классификациясы

Өте жиі ЦАТ микропроцессорлық жүйелердің құрамына кіреді. Бұл жағдайда, егер жоғары тез әрекеттілік талап етілмесе, цифрлы - аналогты түрленуі жәй ғана кең - импульсті модуляцияның (КИМ) көмегімен жүзеге асырылуы болуы мүмкін. Цифрлы - аналогты түрлену жәй ғана ұйымдастырылуы мүмкін, егер микроконтроллер кең - импульсті түрленудің функциясынан тұратын болса(мысалы, AT90S8515 Atmel фирмасынан немесе 87С51GB Intel фирмасынан). КИМ шығысы S кілтінің көмегімен басқарылады. Берілген түрлену разрядына (AT90S8515 контроллері үшін мүмкін режимдер 8, 9 және 10 бит) тәуелді контроллер қатыстық ұзындығы g =tиТ қатынасымен анықталатын өзінің таймерімен импульстардың тізбегін құрады. Мұнда N - түрленудің разряды, ал D - түрленуші код.
Аналогты - цифрлық түрлендіргіш (Аналогово-цифровой преобразователь; analog-to-digital converter) - аналогты шаманы дискретті (цифрлық) шамаға түрлендіру құрылғысы; ақпаратты нақты уақыт масштабында аналогты құрылғыдан компьютерге енгізуге арналған. Аналогты-цифрлық түрлендіргіш кірісіне аналогты сигналды қабылдап, сәйкесінше цифрлық сигналды микропроцессорлар мен басқа да құрылғыларға сәйкестендіріп генерациялайтын құрылғы. Бұл құрылғы негізінде тәжірибе басқару кешені, аналитика мен өлшеу жүйелері (оның ішінде өндірісті басқару мәселелеріне арналған жүйелер) жасалады. Мәселен, белгілі бір сигналдың (температура, ән әуені, т.б) белгілі бір уақыт аралығындағы үздіксіз өзгерісі берілсін делік. Осы сигналды цифрлық түрге түрлендіру үшін оның деңгейін белгілі бір уақыт аралықтарында (квант) белгілей отырып, соған сәйкес v(t)-ге ең жақын деген цифрлық жұбын тауып, соны өлшем ретінде пайдалануымыз керек. Мысалы, t1 уақыт мезетіндегі v(t)=2(010) болса, t2 кезеңінде v(t)=3(011) т.с.с. Әрине, көріп отырғанымыздай, цифрға көшкенде айнымалы мәндерінің біз аздап болса да жоғалтып отырмыз. Бірақ оның есесіне цифлық схемалардың артықшылықтарына (мысалы, сыртқы ортадан тәуелсіздігіне, аумағының аздығына, т.б) ие боламыз.

Аналогты - цифрлық түрлендіргіштің схемасы.

Үздіксіз аналогтық сигналдарды күнделікті жағдайларда цифрлық түрге ауыстырудың неше түрлі жолдары бар. Олардың ең қарапайымдарының бірі көрсетілген. Қарап отырған АЦТ импульстік генератордан (ИТ) (мысалы, мультивибратор) реверстік санауыштан (РС), ЦАТ-тен және компаратор К-дан тұрады. Компаратордың екінші кіріс жолына кіріс кернеуі (аналогтық сигнал) vk беріледі де, ол екінші кіріс жолындағы (ЦАТ-тен шыққан) аналогтық сигналмен үнемі салыстырылып отырады. Егер vцатvk , болса, компаратор шығысы бірінші күйінен екінші күйіне ауысып, реверстік санауышты шегеру режиміне көшіріп, vцат-ты біртіндеп азайта бастайды. vцатvk болғанда, компаратор бірінші күйіне қайта оралып, санауышты қайтадан қосу режиміне көшіреді. Сонымен, санауыш шығыстары Q1 - Q4 үнемі кіріс сигналдарының ізін кесіп соның маңайында 1 мен 0-дің аралығында өзгеріп отыратын болады. Сондықтан санауыш шығыстары vк сигналының цифрлық нышаны болып табылады.

разрядты бір өрісті АЦТ-ның түрлендіру сипаттамасы.

Аналогты-цифрлық түрлендіргіштің сипаттамалары динамикалық және сипаттамалық болып бөлінеді. Біріншісі - статикалық жұмыс режимінде түрлендіргіштің негізгі параметрлерін анықтайды, екіншісі - уақыт бойынша сигналдарды өңдейді.
АЦТ-ның статикалық сипаттамалары:
1. АЦТ-ның рұқсат ету қабілеттілігі.
2. АЦТ-ның разрядтілігі.
3. АЦТ-ның түрлендіргіш сипаттамасы
4. Кернеудің кодтар арасындағы өткелдері.
5. Кернеудің нөлге ығысуы.
6. Сызықтық емес АЦТ.
7. Дифференциалды сызықтық емес АЦТ.
8. АЦТ-ның сипаттамасының біркелкілігі.
9. Кіріс сигналының толық шкаласы.
Түрлендіру дәлдігі.

3 разрядты параллельді түрдегі АЦТ схемасы.

3 разрядты параллельді түрдегі АЦТ кестесі.

Шығыс
Кіріс
АЦТ
Аналогты сигнал
Цифрлық сигнал

АЦТ-ның динамикалық сипаттамасы:
1. Түрлендіру уақыты.
2. Іске қосу кідірісінің уақыты.
3. Кодтау циклының уақыты.
4. Максималды түрлендіру жиілігі.
5. Сигнал мен шудың арақатынасы.
6. Кіріс сыйымдылығы.
7. Кіріс кедергісі.

Қазіргі уақытта кернеу-код түрлендірулерінің көптеген әдістері белгілі. Бұл әдістердің айырмашылығы потенциалды дәлдігі, түрлендіру жылдамдығы және жүзеге асыру құрылғысының күрделілігінде.

Екі тактілі АЦТ-ның құрылымдық сұлбасы.
АЦТ-ның негізгі түйіндері - сигма-дельта модуляторы мен сандық сүзгіщ.

Сигма-дельта модуляторының құрылымдық сұлбасы.

Модулятордың реті оның сұлбасындағы сумматор мен интегратордың санымен анықталады. N ретті сигма-дельта модуляторы N сумматор мен N интегратордан тұрады.

Сигма-дельта АЦТ-ның құрылымдық кестесі

1. 2 Цифрлы - аналогтық түрлендіргіш

Цифрлық-аналогты түрлендіргіш (ЦАТ)- цифрлық сигналды аналогтық сигналға түрлендіруге арналған. Кейде бұл құрылғыны код-аналог түрлендіргіш деп те атайды.
ЦАТ-ның барлық кірісіне логикалық бірді берсек, онда оның шығысы көбірек болады.
Соңғы кездерде компьютерлер техникасы өрісінің кеңеюіне байланысты, мәліметтерді цифрлық түрде өңдеуге көп көңіл бөлініп отыр. Күнделікті кездесетін үздіксіз аналогтық сигналды (кернеу, ток, температура, т.с.с) цифрлық түрге айналдыру аналогтық-цифрлық құрылғылармен қамтамасыз етілсе, ал оларды кері түрлендіру цифрлық-аналогтық құрылғылардың міндеті.
Цифрлық-аналогтық түрлендіргіштің (ЦАТ) қарапайым схемасы 8 - суретте көрсетілген. Е ток көзіне, арнайы кілттер Q1 - Q4 арқылы, шамалары екі еселеніп, үдей өсіп отыратын кедергілер тобы R - 8R қосылған. Әрбір келесі алдыңғысынан екі есе артық. Олардың жұмыс атқару режимі RRж жүктемесінен ағатын ток та, оған түсетін кернеу де Rж-нің өзіне тәуелсіз болып, Q1 - Q4 кілттерімен басқарылатын R - 8R кедергілерінен ағатын токқа тікелей байланысты болады. Әрине, егер R1=R, R2=2R, R3=4R, R4=8R болған жағдайды кернеудің ең үлкен шамасы R1 кедергісіне сәйкес келеді де (өйткені ең үлкен ток ағады), Q4 кілті цифрлық шаманың ең үлкен разряды болып табылады.

ЦАТ түрлендіргішінің сипаттамасы

Жалпы жүктемедегі шығыс кернеуінің шамасын былай табуға болады:
Ve=e(1*Q1+2*Q2+4*Q3+8*Q4)
Мұндағы е - ең төменгі разряд салмағы (сол разрядқа сәйкес келетін шама). Е шамасын белгілей отырып, кез-келген масштабта жұмыс істеуге болады: Q1 - Q4 - 1 - 4 разрядтардың екілік нышандық сан мәндері. Electronics Workbench кітапханасының құрамынада жүрген ЦАТ-ның қарапайымдалған схемасы көрсетілген.

. Цифрлық - аналогты түрлендіргіштің схемасы аналогты шаманы (кернеу) сандық кодқа және кері сандық кодтан аналогты шамаға түрлендіру сызбасы көрсетілген.

АЦТ және ЦАТ.

Сызба жұмысының процесі уақыттық диаграммада көрсетілген. АЦТ және ЦАТ жұмысын иллюстрациялайтын ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.