АЦП на мікросхемі К572ПВ2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

АЦП на мікросхемі К572ПВ2.
Мікросхема К572ПВ2 [2 стр.229] представляє собою АЦП подвійного інтегрування з автоматичною корекцією нуля. Спочатку розглянемо принцип роботи даного класу АЦП.
Структурна схема АЦП наведена на рис.1 [работа стор.22 рис.13], [3 стр.464 ріс.24.30].

Рис.1

-
ОУ
+
-
До
+
Інтегратор
З 1
S 1 R 1
Компаратор
Джерело опорної напруги
S 2
S 4
S 5
R 2
З 2
Лічильник тактових імпульсів
Тактові Імпульс Імпульс Імпульс
імпульси скидання запису дозволу
на лічильник лічильника вих. коду рахунку
Семисегментний індикатор
-
ОУ
+
U входу
Вхідний
підсилювач
Вихідний регістр - дешифратор


Принцип роботи АЦП пояснюється за допомогою діаграми на рис.2. Робота починається з замикання ключа S 1 відповідним сигналом схеми управління [работа стор.21]. При наявності на вході напруги, відмінного від 0 починається заряд конденсатора З 1 інтегратора. (Для визначеності вважаємо, що вхідна напруга є і негативно. Вхідний підсилювач в даній схемі грає роль повторювача напруги. Він необхідний для виключення впливу АЦП на вимірювану ланцюг і в процесі АЦ перетворення самостійної ролі не грає) Позначивши час 1го такту робота АЦП , Можна одержати напругу на виході інтегратора в кінці цього такту [работа стор.21]. (На мою, тут в методичці помилка. Повинно бути так.)

U 1 (на виході інтегратора)
Розр. вих. коду (записуються в регістр по імпульсу запису)
7 6 5 4 3 2 1 0
Замкнутий S 1
Заряд інтегратора. Лічильник не працює
Замкнутий S 2
Заряд інтегратора. Робота лічильника. В кінці такту - запис вмісту лічильника в регістр.
Замкнуті S 3 і S 4.
Запис в інтегратор коригуючого напруги. На виході компаратора можуть бути (або не бути) імпульси.
Вихід компаратора
Імпульс дозволу на лічильник з компаратора.
Тактові імпульси Реальний час
зі схеми управління роботи лічильника
на лічильник Т х


Рис.2

Потрібно зауважити, що в процесі роботи вихід ОУ інтегратора "веде" себе так, що б напругу на інверсному вході було нульовим. Тобто вихід ОУ стане позитивним на самому початку процесу інтегрування. При цьому компаратор відразу видасть на лічильник дозволяючий сигнал. Однак, рахунок не почнеться, оскільки імпульси зі схеми управління в цьому такті ще не надходять.

2й такт починається тим, що відключається ключ S 1 і включається ключ S 2. При цьому інтегратор з'єднується з джерелом опорного напруги , Яке назад вимірюваному по знаку. (Тобто в нашому випадку воно повинно бути позитивним.) Одночасно зі схеми управління на лічильник подаються тактові імпульси, і починається рахунок, роздільна здатність якого було ще в 1м такті. Як було сказано вище, напруга на інверсному вході ОП інтегратора близько до 0. Тому тепер конденсатор З 1 інтегратора буде розряджатися постійним струмом (Вхідний струм ОУ зазвичай пренебрежимо малий). Тоді час розрядки до нульового рівня складе:


За цей час лічильник відрахує тактових імпульсів, що надходять зі схеми управління з частотою . Це число можна визначити за формулою [работа стор.21]:

Очевидно, що воно прямо пропорційно вхідній напрузі (у нашому випадку - з протилежним знаком) і не залежить від параметрів інтегратора.

Після розрядки інтегратора до 0, компаратор знімає сигнал дозволу, і рахунок припиняється, хоча імпульси зі схеми управління продовжують приходити на протязі всього такту. В кінці такту відбувається запис вихідного коду з лічильника у вихідний регістр. Стосовно до мікросхеми К572ПВ2 потрібно зауважити, що на виході цього регістра є дешифратор, який дозволяє безпосередньо до даної мікросхемі підключити 7 сегментні індикатори типу АЛС324Б і АЛС 324В [5 стор.165] для візуального зчитування інформації.

У 3м такті відбувається заряд конденсатора інтегратора для корекції нульового рівня. Це необхідно тому, що всі аналогові пристрої мають зсув нуля. (Тобто в нашому випадку порівнюють вхідний сигнал не з нулем, а з не значним, але відмінним від нуля рівнем. Для підвищення точності вимірювань це потрібно компенсувати). Третій такт починається тим, що відключається ключ S 2 і включаються ключі S 4 і S 5. При цьому вхід інтегратора зануляются. Сигнал з компаратора через ланцюжок R 2, З 2 подається безпосередньо на конденсатор інтегратора З 1. У цьому випадку на З 1 накопичиться заряд, (при відсутності зсуву це був би нульовий заряд) визначається зміщенням нуля аналогових схем. Він і буде коригувати зміщення нуля при наступному циклі вимірювань, який після цього почнеться.

Основні параметри мікросхеми К572ПВ2 [1 стр.362 табл. 6.16], [2 стр.231 .. 233].
Число десяткових розрядів
3.5
Похибка перетворення, од. мл. розряду
Для варіанта К572ПВ2 А
Для варіанта К572ПВ2 Б
Для варіанта К572ПВ2 У
1
2
3
Напруга харчування В
+5 ± 5%, -5 ± 5%
Опорна напруга U REF, У
0.1 .. 1 (зазвичай використовують 0.1 або 1 В, але можна використовувати і проміжні значення)
Діапазон вхідного сигналу
± 1.999 · U REF
Вхідний опір
20 МОм
Рис.2

Дивне на 1й погляд позначення 3.5 розряду означає, що відображається 3 молодших десяткових розряду, а в 4м розряді индицируется знак числа (якщо він негативний) та 1 (якщо вона є в 4м розряді). Інші цифри в 4м розряді дана мікросхема индицировать не може. Відзначимо так само, що мікросхеми К572ПВ2 випускаються в металокерамічному корпусі 4134.48-2 з планарним розташуванням 48 висновків. Існує і мікросхема КР572ПВ2 в пластмасовому корпусі 2123.40-2 з вертикальним розташуванням 40 висновків [2 стр.229 .. 230]. Електрично вони однакові. У даній роботі скрізь мається на увазі мікросхема К572ПВ2 з 48 висновками.
Типове включення мікросхеми К572ПВ2, рекомендований виробником, наведено на рис.2 [2 стор.244 рис.4.7], [6 стр.144]. Відмінність малюнків, наведених у зазначених джерелах полягає в тому, що в [6 стр.144] не зазначений спосіб подачі опорного напруги. В [2 стор.244 рис.4.7] і на рис.2 для формування опорного напруги застосований стабілізатор струму на польовому транзисторі типу К103Ж1 [4 стр.188], але може бути застосований транзистор і іншого типу. Ця схема описана в [3 стор.62, 63 ріс.5.11]. Робота транзистора в даній схемі заснована на тому, що на потенціометрі 4.7к утворюється падіння напруги, яке докладено до затвору і "подзапірает" транзистор. Якщо з якоїсь причини струм зросте, зросте і замикаючий напругу. Транзистор замкнеться сильніше і струм зменшиться. Якщо ж струм зменшиться, зменшиться і замикаючий напругу. Транзистор злегка заперечить і струм зросте. Стабілізований таким чином струм протікає через резистор 470 Ом. Падіння напруги на цьому резисторі і є опорною напругою, прикладеним до входу 13 мікросхеми К572ПВ2. Потенціометр 4.7к дозволяє точно відрегулювати струм і отримати на резисторі 470 Ом необхідну опорне напруга. Номінали та допуску резисторів і конденсаторів, зазначених на рис.2 літерами з номерами, наведені в табл.1 [2 стр.243].
Табл.1.
При опорному напрузі 0.1 В
При опорному напрузі 1 В
C 1
0.22 мкФ ± 5%
0.22 мкФ ± 5%
C 2
0.47 мкФ ± 5%
0.047 мкФ ± 5%
C 3
0.01 мкФ ± 5%
0.01 мкФ ± 5%
C 4
1 мкФ ± 5%
0.1 мкФ ± 5%
C 5
100 пФ ± 5%
100 пФ ± 5%
R 1
47 до ± 5%
470 до ± 5%
R 2
1 МОм ± 20%
1 МОм ± 20%
R 3
100 до ± 5%
100 до ± 5%
Призначення і номери деяких висновків наведені в табл.2 [2 стр.230].
Табл.2.
Номер висновку
Назва
Призначення
3
-V
Харчування-5В
4
INT
Конденсатор інтегратора
5
BUF
Резистор інтегратора
6
A / Z
Конденсатор автокорекції
7
INL
Аналог. входи: низько (INL) і високо (INH) потенційні
8
INH
9
Com
Аналогова земля
10
Cref-
Опорний конденсатор
11
Cref +
12
Refl 0
Опорна напруга
13
Refl 1
44
BP
Цифрова земля
21
OSC 3
Зовнішні навісні елементи вбудованого тактового генератора.
22
OSC 2
23
OSC 1
24
+ V
Харчування +5 В
43
Вихід "полярність" (лог.0 при вимірюваному напрузі нижче 0)
Решта контакти мікросхеми - цифрові виходи, що сполучаються з однойменними входами відповідних 7 сегментних індикаторів. Цоколевка і призначення їх висновків пояснені нижче.
Рекомендується застосовувати конденсатори типів К71-5 або К72-9, ДО73-16, К73-17 [2 стр.240]. Допуск на резистор і потенціометр, номінали яких наведено на схемі, може бути ± 20%, тому він компенсується регулюванням. Однак, вони повинні мати хорошу тимчасову і температурну стабільність. Зазначені в табл.1 номінали R 3 і З 5 забезпечують тактову частоту внутрішнього генератора 50 кГц.
Для індикації результатів вимірювання рекомендовано використовувати 7 сегментні індикатори типу АЛС342Б (3 мл. Розряду) АЛС324В (1 / 2 4го розряду) [5 стор.165]. Цоколевка і розташування сегментів індикаторів наведена на рис.3.
Рис.3.



Література
1.Аналоговие і цифрові інтегральні схеми. Під ред. Якубовського С.В. М. 1985.
2.Федорков Б.Г. Телець В.А. Мікросхеми ЦАП і АЦП: функціонування, параметри, застосування. М 1990.
3.Тітце У. Шенк К. Напівпровідникова схемотехніка. М. 1982.
4.Транзістори. Довідник. Григор'єв О.П. та ін М. 1989.
5. Іванов В.І. Аксьонов А.І. Юшин А.М. Напівпровідникові оптоелектронні прилади. Довідник. М. 1988.
6. Нефедов А.В. Інтегральні мікросхеми і їхні закордонні аналоги. Серії К565 .. К599. Т6 М.1999.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Доповідь
57.1кб. | скачати

© Усі права захищені
написати до нас