Расчет узлов принципиальной схемы. Условное графическое обозначение микросхемы ЦАП К572ПА1А. Назначение выводов К572ПА1А

Страницы работы

Содержание работы

4. Расчет узлов принципиальной схемы.

4.1. ЦАП и сумматор токов

В качестве ЦАП в данном устройстве применим микросхему К572ПА1А. Её условное графическое обозначение показано на рис.

 

Рис. Условное графическое обозначение микросхемы ЦАП К572ПА1А.

Назначение выводов К572ПА1А:

Выводы 1и 2 – выходные токи ЦАП.

Вывод 3 – общий (земляной) провод.

Выводы 4 – 13 – входной двоичный код.

Вывод 14 - +U питания.

Вывод 15 – опорное напряжение.

Вывод 16 – вывод для обратной связи.

Параметры микросхемы:

Число разрядов 10

Напряжение питания +15  (+5) В.

Опорное напряжение – обычно Uпит.

Входные уровни – ТТЛ, КМОП.

Потребляемый ток – 2 мА.

Время установления – 5 мкс.

Так как ИМС К572ПА1А имеет токовые выходы, то применяют выходной сумматор, выполняемый на быстродействующем ОУ.

С учетом всего вышеизложенного данный узел будет выглядеть следующим образом (рис.):

Рис. ЦАП и сумматор токов.

На рис. :

Младший разряд ЦАП подключен к общему проводу, т.к. требуется разрядность устройства равна 9, и чтобы минимизировать ошибку, к общему проводу подключен именно младший разряд.

Напряжение питания ЦАП выбрано равным +5 В не случайно т.к. по условию выходное код устройства должен быть ТТЛ уровня, то для сопряжения ЦАП и регистра последовательных приближений, напряжение питания первого должно быть именно +5 В. Опорное напряжение ЦАП выбрано равным Uпит=+5 В. В качестве сумматора токов выбираем операционный усилитель 140УД1701А. Она обладает очень малым напряжением смещения Uсм=25 мкВ и малым температурным дрейфом ∆Uсм=0.6 мкВ/ºС. Время установление tуст=15мкс.

Диоды между ЦАП и ОУ служат для защиты от случайного попадания отрицательного напряжения на входы ОУ.

4.2. Регистр последовательных приближений.

В данном устройстве в качестве регистра последовательных приближений используется микросхема К155ИР17.

 
Микросхема К155И17 (рис.) – спиральный регистр, предназначенный для построения АЦП последовательных приближений, с числом разрядов до 12.

Рис.  Условное графическое обозначение микросхемы К155ИР17

Назначение выводов К155ИР17:

Вывод 1 – разрешение преобразования.

Вывод 2 – последовательный выход.

Вывод 3 – выход сигнала окончания преобразования.

Выводы 4-9 – двоичные выходы (прямые).

Выводы 16-21 – двоичные выходы (прямые).

Вывод 12 – общий.

Вывод 13 – вход тактовых импульсов.

Вывод 14 – вход импульса сброса.

Вывод 11 – вход данных.

Вывод 23 – выход (инверсный) старшего разряда.

Параметры микросхемы К155ИР17:

Напряжение питания - +5 В.

Тип логики – ТТЛ

Ток потребления – не более 124 мА.

Рабочая частота – не более 15 МГц.

При подаче на вход S логического 0 по спаду очередного импульса отрицательной полярности (импульс 0) происходит начальная установка триггеров регистра – на выходе Q11 появляется логический 0, на выходе Q0-Q11 логическая 1. На выходе окончания преобразования P появляется логическая 1. Такое состояние регистра будет сохраняться до тех пор, пока на входе S будет логический 0.

После установления на входе S логический 1 первый спад импульса отрицательной полярности произведёт запись в триггер регистра с выходами Q11 и Q11 информации с входа D и установит выход Q10 в состояние 0, а на выходах Q9-Q0 и P будет логическая 1. Спад очередного импульса отрицательной полярности произведет запись информации со входа D в очередной триггер регистра и установит следующий за ним выход в состояние логического 0. Т.о., на выходах регистра поочерёдно появляется логический 0, вслед за ним – информация со входа D.

После записи информации со входа D в последний триггер регистра (с выходом Q0) на выходе P появляется логический 0. и это состояние регистра фиксируется до появления логического 0 на входе S. Если вход S соединить с выходом P, то появление логического 0 на вы ходе P по спаду очередного тактового импульса приведет к установлению исходного состояния регистра аналогично импульсу 0. В результате микросхема будет повторять описанный выше цикл работы с периодом 13 тактов.

Так микросхема работает при логическом 0 на входе E. Если на вход E подать логическую 1, выходы Q11-Q0 и P переходят в состояние логической 1 и на сигналы на других входах не реагируют. Наличие входа E позволяет соединять между собой микросхемы для получения регистров последовательного приближения на 24, 36 и т.д. разрядов.

Микросхема позволяет использовать её в качестве регистра последовательных приближений и с меньшим, чем на 12, числом разрядов, для чего для подачи сигнала на вход S можно использовать его соединение с любым из выходов Q11-Q0.

В нашем случае требуется регистр последовательных приближений с разрядностью 9.Для этого соединим вход S с выходом Q2. Т.о. регистр последовательных приближений будет выглядеть следующим образом (рис. )

 

Рис. Регистр последовательных приближений с разрядностью 9.

4.3 Компаратор.

Правильный выбор компаратора в этом устройстве играет важную роль. Компаратор должен обладать довольно точной чувствительностью и малым временем установления.

В данном устройстве применяется ЦАП с опорным напряжением +5 и разрядностью равной 9. Тогда шаг квантования будет равен N=5/512=9.8 мВ. Для того чтобы компаратор не вносил дополнительных шумов, он должен обладать чувствительностью не хуже 0.1…0.2 шага квантования. Т.о. для данного АЦП эта величина составит около 1 мВ.

Если компаратор будет обладать чувствительностью хуже чем 1 мВ, то младший разряд (разряды) в АЦП просто не будут реализованы.

С учётом всего вышеизложенного в качестве компаратора выберем прецизионный усилитель 14УД1701А. Не охваченный обратной связью, он с успехом выполняет функцию компаратора.

Похожие материалы

Информация о работе