Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації (стр. 2 из 6)

Одним із способів дискретизації інтеграла полягає в його усунені шляхом диференціювання рівняння. Інший спосіб прямої дискретизації пов’язаний з такими перетвореннями:

В результаті часової дескретизації при заміні безперервної величини її дискретними відліками ( x(t)®x_n, y(t) ®y_n ) для заданого рівняння отримаємо рівняння цифрового фільтру. Це рівняння в загальній формі при обробці інформації в реальному масштабі часу, має вигляд:

де m i k – кількість відліків, які обробляються цифовим фільтром в кожний момент часу ( додатні цілі числа ); a_i , b_j коефіцієнти, які визначають характеристики фільтра.

При наявності в правій частині рівняння членів виду y_n-1 фільтр називається рекурсивним, при відсутності таких членів – нерекурсивним.

Розглянемо наступне рівняння:

; (2.1)

Застосувавши до нього вищевказані заміни отримаємо:

;

;

А замінивши константи на коефіцієнти:

; ; ;

Отже рівняння цифрового фільтру не є рекурсивним і виглядатиме наступним чином:

; (2.2)

Цифровий фільтр може бути реалізований як апаратурно, так і програмно. При апаратурній розробці необхідними схемними елементами є вузли, що реалізують перемножувачі, суматори і елементи затримки.На схемі 3 зображена структурна схема апаратної реалізації цифрового фільтра, який описується рівнянням (2.2).

Схема 3. Структурна схема цифрового фільтра

Де використані такі структурні елементи:

Дана структурна схема складається з суматора, який об’єднує три складові.

3. Вибір і обґрунтування типу АЦП і ЦАП

3.1 Вибір типу АЦП

Вибір типу АЦП здійснювався за такими критеріями:

Кількість розрядів повинно відповідати умовам індивідуального завдання;

Керування роботою здійснюватиметься з мінімальними апаратними і програмними затратами;

Цифрові виходи повинні мати логічні рівні ТТЛ-логіки, тобто допускається пряме підключення до каналів вводу-виводу;

Відповідність полярності вхідного сигналу до завдання.

Проаналізувавши запропоновані мікросхем ЦАП, зокрема К572ПВ1 (КР572ПВ1) і К1108ПВ2, я дійшов висновку що найкраще вище перерахованим критеріям відповідає ВІС АЦП К572ПВ1. Дамо коротку характеристику цій мікросхемі.

Напівпровідникова ВІС 12-ти розрядного АЦП, типу К572ПВ1 (А, Б, В) є універсальним багатофункціональним вузлом для пристроїв вводу-виводу МП систем низької і середньої швидкодії. Разом із зовнішніми ОП , ГТІ мікросхема виконує функції АЦП послідовного наближення з виводом паралельного двійкового коду через вихідні каскади з трьома станами, а також помножуючого АЦП з паралельним і послідовним вводом інформації. Конструктивно ВІС виконана в плоскому металокерамічному герметичному корпусі типу 4134.48-2.

У склад ВІС входять пристрої для організації побайтового обміну інформації з 8-розрядною шиною даних МП. В режимі АЦП існує можливість організації синхронної і циклічної роботи, довільного зменшення числа розрядів і виводу даних в послідовному коді.

Основні електричні параметри мікросхеми при температурі довколишнього середовища 25 ± 10 ⁰С

Не менше Не більше

Нелінійність d_L, %:

К572ПВ1А -0,05 0,05

К572ПВ1Б -0,1 0,1

К572ПВ1В -0,2 0,2

Диференційна не лінійність d_LD, %:

К572ПВ1А -0,1 0,1

К572ПВ1Б -0,2 0,2

К572ПВ1В -0,4 0,4

Вихідна напруга низького рівня U_0L, B: –– 0.3

Вихідна напруга високого рівня U_0H, B: 2,4 ––

Струм споживання І_СС1, мА: –– 3

Струм споживання І_СС2, мА: 5 ––

Типове значення вихідного струму при U_REF = 10 В становить 50 мА. Вхідний струм управління не перевищує 1 мкА. Нормальне функціонування ВІС забезпечується при тактовій частоті до 250 кГц.

Кількість виводів мікросхеми становить 48. Їх нумерація і призначення наведені у таблиці 1.

Таблиця 1.Призначення виводів ВІС К572ПВ1

Вивід

Призначення

1234-151617222324252627282930313240414243444546474818-21, 33-39

послідовний вхід;вхід управління СР;напруга живлення UCC1;цифровий вхід-вихід ( від СР до МР );вхід управління МР;вхід управління режимом;вихід Цикл;вхід порівняння;напруга живлення UCC2;вхід ТІ;вихід Кінець перетворення;вхід Пуск;вхід Цикл;вхід стробування ЦАП;цифрова земля;кінцевий вивід РМ R–2R;загальний вивід резисторів R/2, R/4;вивід резистора R/4;вивід резистора R/2;зразкова напруга UREF;аналоговий вхід 1;аналоговий вхід 2;загальний вивід резисторів аналогових входів 1 і 2;аналоговий вихід 1;аналоговий вихід 2;аналогова земля;незадіяні виводи.

Мікросхема працює від двох джерел живлення U_CC1 = ( 5 ¸15 ) В ± 5 % і U_CC2 = 15 В ± 5 %. При узгоджені мікросхеми з ТТЛ схемами, напругу живлення U_CC1 установлюють 5 В± 5%, а при узгоджені з КМОП схемами – 15 В ± 5 %. При любій U_CC2 напруга високого рівня на вході порівняння не повинна бути менша за 10 В.

Гранично допустимі і граничні значення електричних режимів експлуатації:

Гранично допустимі Граничні

Не менше Не більше Не менше Не більше

Зразкова напруга U_REF, В: -10,29 10,29 -15 15

Вхідна напруга високого рівня U_IH, В: -2,4 5,25 2,4 17

Вхідна напруга низького рівня U_IL, В: 0 0,4 0 0,4

Вихідний струм високого рівня I_0H, мА: –– 0,04 –– 0,04

Вхідний струм низького рівня I_0L, мА: –– 0,4 –– 0,4

Робота ВІС в режимі АЦП проходить у відповідності з добре відомим принципом послідовного наближення з програмованим зсувом. Часова діаграма АЦП наведена на схемі 4. Перетворення здійснюється за 12 робочих тактів, кожен з яких за тривалістю рівний двом імпульсам ГТІ. Допоміжний такт використовується для формування сигналу “кінець перетворення”. По цьому сигналу відбувається зчитування цифрової інформації.