Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Для повышения надежности добавить разряд четности





Принцип работы схемы и другие поясняющие материалы даны в варианте 1 Привести схему преобразователя и объяснить принцип его работы, сформулировать требования к УВХ.

 

Вар.7

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь непрерывной (аналоговой величины) в двоичный код, исходя их требований: входной сигнал является очень медленным, однако точность должна быть очень высокой 0,00075%.

Исходя из этих целей выбираем ПФИ (АЦП) интегрирующего типа.

 

 

Принцип работы преобразователя показан на рисунке

 
 

 

 


Работает устройство очень просто – в течении времени 0 – to под действием входного сигнала U заряжается интегратор (в простейшем случае конденсатор), чем больше U тем до большего значения интегратор зарядиться. При этом достоинством преобразователя является то, что взаимно компенсируются многие виды наводок на входной сигнал, снижающие точность обычных преобразователей. Начиная с момента to происходит разряд интегратора эталонным сигналом противоположной полярности и одновременно включается счетчик счетных импульсов. По истечении времени происходит полная разрядка, счет импульсов прекращается и код счетчика фиксируется – это выходной сигнал преобразователя. В этом типе можно достигнуть очень высокой точности (до 20 разрядов)

Расчетным путем проверим, точность, которая будет для 17 двоичных разрядов.

Итак, 217 =131072. Точность в процентах можно определить следующим образом: 100*(1/131072) = 0,000763%. Таким образом, при n=17 требования выполняются. При этом время преобразования будет весьма большим – если допустить, что период счетных импульсов равен 1мкс, то только на разряд конденсатора потребуется 131072 мкс, с учетом времени заряда конденсатора, суммарное время преобразования еще возрастет, но поскольку этот параметр не в задании не оговаривается, то будем считать задачу решенной.

 

 

Вар8.

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь двоичного кода в непрерывную (аналоговую) величину, т.е. ЦАП, точность не хуже 0,05%. Выходной сигнал является напряжение (а не ток) Время преобразования до определенной степени значения не имеет (оно должно быть не более нескольких десятков мкс), преобразователь должен быть спроектирован исходя из требований обеспечения технологичности в микроэлектронном исполнении. Указать элементы, которые наиболее критично влияют на точность и время преобразования.

Рассмотрим наиболее распространенные варианты построения ЦАП:

1. На основе матрицы R-2R (наиболее распространенный вариант)

 

 

Главным достоинством этого варианта является то, что в нем используются резисторы только двух номиналов R и 2R. Благодаря такому построению в начальном (левом) узле(см.рисунок) напряжение равно Eоп, в следующем узле оно делится на 2, в следующем еще на 2. Таким образом «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего, вклад которого, в свою очередь, будет вдвое больше чем последующего и т.д. Подключение соответствующего разряда к выходному току производится с помощью электронного ключа – если в данном разряде 1 – то соответствующий ток участвует в суммировании, 0 – то нет. В результате, ток на выходе Iвых будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Второй вариант - с матрицей взвешенных резисторов выглядит следующим образом:

 

 

 

 


В этом варианте значение резистора в старшем разряде – R, в следующем по старшинству разряде 2R далее 4R и т.д. R/2n. Таким образом, «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего и т.д. Будет или нет участвовать данный разряд в формировании тока I вых зависит от того 1 или 0 находятся в данном разряде входного кода. Тогда электронный ключ подключит или нет этот разряд к шине I вых. В результате, ток на выходе будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Преимуществом данного варианта является значительно меньшее число резисторов, однако эти резисторы сильно различаются по номиналу, что неудобно в микроэлектронном исполнении. В результате вариант R-2R применяется значительно чаще.

Обычно выходную величину удобней представлять в виде напряжения, а не тока. Преобразование обычно осуществляется с помощью операционного усилителя (см.Интернет). Простейший пример такого преобразования показан на рисунке:

 

 
 

 

 


В результате выберем вариант R-2R. Количество двоичных разрядов должно быть 11, поскольку при 11 разрядах 100* (1/211) =100*(1/2048)=0,048%

Следует подчеркнуть, что точность обеспечивается не только количеством разрядов, но и точностью изготовления резисторов, а также параметрами электронных ключей – в замкнутом состоянии сопротивление должно быть минимальным, в открытом – близко к бесконечности. Что касается быстродействия, то здесь основную роль играют электронные ключи.

 

Вар.9

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь двоичного кода в непрерывную (аналоговую) величину, т.е. ЦАП, точность не хуже 0,00075%. Выходной сигнал является напряжение (а не ток) Время преобразования до определенной степени значения не имеет (оно должно быть не более нескольких десятков мкс), преобразователь должен быть спроектирован исходя из требований обеспечения технологичности в микроэлектронном исполнении. Указать элементы, которые наиболее критично влияют на точность и время преобразования. Привести варианты и соответствующие комментарии из предыдущего задания.

 

Вар.10.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

Непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 20 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%, этот код поступает на регистр, где он сдвигается влево на 1 разряд. Выходной код регистра подается на цифро-аналоговый преобразователь, с выхода которого снимается соответствующее напряжение с точностью не менее 1%.

 

Вар.11.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

Непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 25 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 0,4%, этот код поступает на регистр, где он сдвигается влево на 1 разряд. Выходной код регистра подается на цифро-аналоговый преобразователь, с выхода которого снимается соответствующее напряжение с точностью не менее 0,4%.

 

Вар.12

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

Непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%, этот код поступает на регистр, где он сдвигается вправо на 1 разряд. Выходной код регистра подается на цифро-аналоговый преобразователь, с выхода которого снимается соответствующее напряжение с точностью не менее 1%.

 

Вар.14

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь непрерывной (аналоговой величины) в двоичный код и выработка требований к устройству выборки-хранения.

Параметры задания: количество каналов 32, при этом общее отводимое на преобразование составляет 3200 мкс. Точность составляет преобразования составляет 0,1%.

Итак, на 1 канал требуется преобразовать за 100 мкс

Необходимая точность обеспечивается при 10 разрядах (показать это)

Оптимальной схемой ПФИ является схема последовательных приближений

Для повышения надежности использовать коды Грея. Показать возможность исправления однократной ошибки на произвольком примере.

Принцип работы схемы и другие поясняющие материалы даны в варианте 1 Привести схему преобразователя и объяснить принцип его работы, сформулировать требования к УВХ.

 

Вар.15

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь двоичного кода в непрерывную (аналоговую) величину, т.е. ЦАП, точность не хуже 0,025%. Выходной сигнал является напряжение (а не ток) Время преобразования до определенной степени значения не имеет (оно должно быть не более нескольких десятков мкс), преобразователь должен быть спроектирован исходя из требований обеспечения технологичности в микроэлектронном исполнении. Указать элементы, которые наиболее критично влияют на точность и время преобразования.

Рассмотрим наиболее распространенные варианты построения ЦАП:

 

1. На основе матрицы R-2R (наиболее распространенный вариант)

 

 

Главным достоинством этого варианта является то, что в нем используются резисторы только двух номиналов R и 2R. Благодаря такому построению в начальном (левом) узле(см.рисунок) напряжение равно Eоп, в следующем узле оно делится на 2, в следующем еще на 2. Таким образом «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего, вклад которого, в свою очередь, будет вдвое больше чем последующего и т.д. Подключение соответствующего разряда к выходному току производится с помощью электронного ключа – если в данном разряде 1 – то соответствующий ток участвует в суммировании, 0 – то нет. В результате, ток на выходе Iвых будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Второй вариант - с матрицей взвешенных резисторов выглядит следующим образом:

 

 

 


В этом варианте значение резистора в старшем разряде – R, в следующем по старшинству разряде 2R далее 4R и т.д. R/2n. Таким образом, «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего и т.д. Будет или нет участвовать данный разряд в формировании тока I вых зависит от того 1 или 0 находятся в данном разряде входного кода. Тогда электронный ключ подключит или нет этот разряд к шине I вых. В результате, ток на выходе будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Преимуществом данного варианта является значительно меньшее число резисторов, однако эти резисторы сильно различаются по номиналу, что неудобно в микроэлектронном исполнении. В результате вариант R-2R применяется значительно чаще.

Обычно выходную величину удобней представлять в виде напряжения, а не тока. Преобразование обычно осуществляется с помощью операционного усилителя (см.Интернет). Простейший пример такого преобразования показан на рисунке:

 

 
 

 

 


В результате выберем вариант R-2R. Выбрать необходимое колиичество двоичных разрядов.

Следует подчеркнуть, что точность обеспечивается не только количеством разрядов, но и точностью изготовления резисторов, а также параметрами электронных ключей – в замкнутом состоянии сопротивление должно быть минимальным, в открытом – близко к бесконечности. Что касается быстродействия, то здесь основную роль играют электронные ключи.

 

Вар16.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

Непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 20 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 0,8%, этот код поступает на регистр, где он сдвигается влево на 1 разряд. Этот код и первоначальный (несдвинутый) код побитно подвергаются операции XOR. Выходной код регистра подается на цифро-аналоговый преобразователь, с выхода которого снимается соответствующее напряжение с точностью не менее 0,8%.

 

Вар.17

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь непрерывной (аналоговой величины) в двоичный код, исходя их требований: входной сигнал является очень медленным, однако точность должна быть очень высокой 0,0002%.

Исходя из этих целей выбираем ПФИ (АЦП) интегрирующего типа.

 

 

Принцип работы преобразователя показан на рисунке

 
 

 

 


Работает устройство очень просто – в течении времени 0 – to под действием входного сигнала U заряжается интегратор (в простейшем случае конденсатор), чем больше U тем до большего значения интегратор зарядиться. При этом достоинством преобразователя является то, что взаимно компенсируются многие виды наводок на входной сигнал, снижающие точность обычных преобразователей. Начиная с момента to происходит разряд интегратора эталонным сигналом противоположной полярности и одновременно включается счетчик счетных импульсов. По истечении времени происходит полная разрядка, счет импульсов прекращается и код счетчика фиксируется – это выходной сигнал преобразователя. Рассчитать необходимое количество разрядов и время преобразования, исходя из того что период счетных импульсов равен 1мкс,

 

Вар.18. Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать преобразователь информации (кода в напряжение), точностью не менее 0,05% со временем преобразования порядки 20 мкс, минимальным объемом оборудования. Использовать для повышения помехоустойчивости код Грея. Доказать на конкретном примере, что исправляется однократная погрешность.

 

Вар.19. Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать преобразователь информации (кода в напряжение), точностью не менее 0,05% со временем преобразования порядки 25 мкс, минимальным объемом оборудования. Сдвинуть его вправо на 2 разряда и обеспечить помехоустойчивость с помощью кодов Грея.

Вар. 20.

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь двоичного кода в непрерывную (аналоговую) величину, т.е. ЦАП, точность не хуже 0,025%. Выбрать необходимое число двоичных разрядов. Выходной сигнал является напряжение (а не ток) Время преобразования до определенной степени значения не имеет (оно должно быть не более нескольких десятков мкс), преобразователь должен быть спроектирован исходя из требований обеспечения технологичности в микроэлектронном исполнении. Указать элементы, которые наиболее критично влияют на точность и время преобразования.

Рассмотрим наиболее распространенные варианты построения ЦАП:

 

 

1. На основе матрицы R-2R (наиболее распространенный вариант)

 

 

Главным достоинством этого варианта является то, что в нем используются резисторы только двух номиналов R и 2R. Благодаря такому построению в начальном (левом) узле(см.рисунок) напряжение равно Eоп, в следующем узле оно делится на 2, в следующем еще на 2. Таким образом «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего, вклад которого, в свою очередь, будет вдвое больше чем последующего и т.д. Подключение соответствующего разряда к выходному току производится с помощью электронного ключа – если в данном разряде 1 – то соответствующий ток участвует в суммировании, 0 – то нет. В результате, ток на выходе Iвых будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Второй вариант - с матрицей взвешенных резисторов выглядит следующим образом:

 

 

 


В этом варианте значение резистора в старшем разряде – R, в следующем по старшинству разряде 2R далее 4R и т.д. R/2n. Таким образом, «вклад» в общий ток старшего разряда будет вдвое больше, чем следующего и т.д. Будет или нет участвовать данный разряд в формировании тока I вых зависит от того 1 или 0 находятся в данном разряде входного кода. Тогда электронный ключ подключит или нет этот разряд к шине I вых. В результате, ток на выходе будет строго пропорционален поданному цифровому коду.

Преимуществом данного варианта является значительно меньшее число резисторов, однако эти резисторы сильно различаются по номиналу, что неудобно в микроэлектронном исполнении. В результате вариант R-2R применяется значительно чаще.

Обычно выходную величину удобней представлять в виде напряжения, а не тока. Преобразование обычно осуществляется с помощью операционного усилителя (см.Интернет). Простейший пример такого преобразования показан на рисунке:

 

 
 

 

 


В результате выберем вариант R-2R. Выбрать необходимое колиичество двоичных разрядов.

Следует подчеркнуть, что точность обеспечивается не только количеством разрядов, но и точностью изготовления резисторов, а также параметрами электронных ключей – в замкнутом состоянии сопротивление должно быть минимальным, в открытом – близко к бесконечности. Что касается быстродействия, то здесь основную роль играют электронные ключи.

Вар.21.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

По 1 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

По другому 2 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

Сложить в параллельном коде два результата (коды выбрать произвольно). Если произойдет переполнение разрядной сетки, то на выходе R-S триггера сформировать 1, в противном случае – 0. Проиллюстрировать оба случая.

Вар.22.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать преобразователь информации (кода в напряжение), точностью не менее 0,1% со временем преобразования порядки 45 мкс, минимальным объемом оборудования. Обеспечить помехоустойчивость с помощью кодов Грея, доказать возможность исправления одного разряда. Обосновать необходимость устройства выборки-хранения, оценить его параметры.

 

Вар.23.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

По 1 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 30 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

По другому 2 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 30 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

Произвести над выходными кодами преобразователей операцию ХOR(коды выбираются произволько).Если в первых 3 цифрах результата код 101, то на выходе R-S триггера формируется 1, в противном случае 0. Подобрать данные для обоих вариантов.

 

Вар.24.

Требуется спроектировать для системы сбора, входящей в комплекс вычислительной системы преобразователь непрерывной (аналоговой величины) в двоичный код, исходя их требований: максимальная частота спектра входного сигнала (частота среза) входного сигнала – 25 Мгц, точность не хуже 1%.В код добавлены биты, в соответствие с теорией Хемминга. Необходимо:

1.Доказать, что исправляется однократная ошибка

2.Оценить, насколько снижается быстродействие – если полученный код передается по линии связи последовательным путем.

 

Вар.25.

Для системы сбора информации, входящей в комплекс вычислительной системы следует спроектировать следующий фрагмент схемы:

По 1 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

По 2 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

По 3 (немультиплексированному) каналу непрерывная(аналоговая) величина с шириной спектра 40 МГц подается на преобразователь, с выхода которого снимается цифровой код с точностью не хуже 1%.

Все исходные непрерывные(аналоговые) сигналы одинаковые, поэтому теоретически код должен быть одинаковым, однако из-за помех возможны различия. Требуется обнаружить возможную ошибку (коды выбираются произвольно), и если она есть, то на выходу J-K установить 1, ели нет –то 0. Проиллюстрировать оба эти случая.

 

 

Date: 2015-07-17; view: 259; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию