Wyjścia obiektowe analogowe

Przetwarzanie jedno- i wielokanałowe Parametry wyjść analogowych Wyjścia analogowe 1/27 Przetwarzanie jedno- i wielokanałowe Parametry wyjść analogowych Przykładowe rozwiązania Generacja przebiegów okresowych Wyjścia impulsowe jako wyjścia analogowe

Wyjścia analogowe - rodzaje 2/27 Rodzaje przetwarzania C/A: przetwarzanie jednokanałowe

Wyjścia analogowe - rodzaje 3/27 przetwarzanie wielokanałowe wariant I DMPX.A. – demultiplekser analogowy, U.P.A. – układy pamięci analogowych

Wyjścia analogowe - rodzaje 4/27 przetwarzanie wielokanałowe wariant II

Wyjścia analogowe - parametry 5/27 Czynniki wpływające na konstrukcję modułu przetwarzania C/A rodzaj sygnału wyjściowego (U/I); zakres zmienności (przedział wartości); wymagana jakość konwersji FWY NWE U(10000010) U(10000001) U(10000000) U(01111111) U(01111110) monotoniczność liniowość rozdzielczość najczęściej spotykane rozdzielczości: 8b 10b 12b 16b rozdzielczość w % zakresu odpowiednio: 0,4 0,1 0,02 0,0015

Wyjścia analogowe - parametry 6/27 obecność stanów przejściowych przy zmianie słowa binarnego: wymagany kod reprezentacji liczb; wymagana szybkość zmian sygnału wyjściowego; poziom zakłóceń w torze przesyłu sygnału analogowego do odbiornika; odległość do odbiornika sygnału; charakter odbiornika (impedancja wejściowa, stałe czasowe); warunki klimatyczne pracy układu; stabilność źródła zasilania.

Wyjścia analogowe - parametry 7/27 Standardowe zakresy sygnałów analogowych: napięciowych: prądowych 0..5V 0..5mA -5..5V 0..20mA 0..10V 4..20mA -10..10V Konstrukcja modułu przetwarzania C/A może wykorzystywać: - układy monolityczne; - układy hybrydowe; - prototypowe, unikalne „składaki”

Wyjścia analogowe - parametry 8/27 Kody binarne przetworników Najczęściej NB sygnały unipolarne - 0 .. 00000000 UMAX .. 11111111 sygnały bipolarne - -UMIN .. 00000000 0 .. 10000000 UMAX .. 11111111 Rzadziej ZM albo U2

Wyjścia analogowe - przykłady 9/27 Przetworniki C/A często mają wyjścia prądowe. Do zamiany prądu na sygnał napięciowy można stosować układy: UWY=IOR UWY=IOR2(RS+R1)/R1 UWY=-IORS, R2=RS

Wyjścia analogowe - przykłady 10/27 a) ilość bitów przetwornika nie przekracza szerokości szyny danych - układy wymagające zewnętrznego rejestru

Wyjścia analogowe - przykłady 11/27 inny układ

Wyjścia analogowe - przykłady 12/27 - przetworniki mające wbudowany rejestr zatrzaskowy: dostosowane do współpracy z systemem mikroprocesorowym mają typowe dla urządzenia zewn. wejścia sterujące (/CS,/WE) przykładowe układy scalone: AD7524 AD558 SE/NE5018/5019

Wyjścia analogowe - przykłady 13/27 b) ilość bitów przetwornika przekracza szerokość szyny danych problemem jest tu niemożność jednoczesnego podania wszystkich bitów nowej liczby binarnej do przetworzenia - wpisywanie nowych bajtów do rejestrów zatrzaskowych bez dodatkowego buforowania powoduje poważne błędy konwersji:

Wyjścia analogowe - przykłady 14/27 - układy wymagające zewnętrznego zatrzasku na kod binarny przykładowe układy: 10-bitowe: AD561,AD7520,AD7533,DAC10xx,MC3410/3510 (10b) 12-bitowe: AD562,AD7521/7541,Am6012,DAC1200/01,DAC1280/85 - przetworniki mające wbudowany rejestr zatrzaskowy: 10-bitowe: AD7522,NE5020,AD7527 12-bitowe: AD7542,AD7544,AD7545

Wyjścia analogowe - przykłady 15/27 Przetwarzanie wielokanałowe: a) indywidualne przetworniki w każdym z kanałów

Wyjścia analogowe - przykłady 16/27 b) przetwornik wspólny dla wielu kanałów z autonomicznym układem odświeżania wyjść częstotliwość odświeżania pamięci analogowych w układach S/H musi być tak dobrana, aby zmiana ΔUWY < 1/2 ULSB.

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 17/27 Układy generacji przebiegów okresowych Użycie przetwornika C/A skutkuje skwantowaniem w czasie i amplitudzie generowanych przebiegów:

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 18/27 W celu poprawy kształtu uzyskiwanych przebiegów stosuje się: zwiększanie rozdzielczości przetwornika C/A; skracanie okresu powtarzania; filtry dolnoprzepustowe

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 19/27 Programowa generacja kolejnych wartości chwilowych zaleta - ogromna dowolność uzyskiwanych funkcji wada - rozwiązanie obciążające μP

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 20/27 Zastosowanie sterowanego sprzętowego VCO zaleta - znikome obciążenie procesora wada - bardzo ograniczony repertuar funkcji

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 21/27 Sprzętowa generacja przebiegów piłokształtnych zaleta - znikome obciążenie procesora wada - jeden kształt przebiegu

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 22/27 Sprzętowa generacja przebiegów piłokształtnych zalety i wady - jak poprzednio

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 23/27 Sprzętowa generacja przebiegu z „biblioteki” w pamięci nieulotnej zaleta - znikome obciążenie procesora wada - bardzo ograniczony repertuar funkcji

Wyjścia analogowe - generacja przebiegów 24/27 Sprzętowa generacja dowolnego przebiegu z pamięci RAM zaleta - znikome obciążenie procesora wada - bardzo ograniczony repertuar funkcji

Wyjścia analogowe - wyjścia impulsowe 25/27 Wyjścia impulsowe jako przetworniki C/A Modulacja fali prostokątnej pozwala kodować wartości sygnału ciągłego zalety: - łatwa realizacja (dostępność układów PWM w wielu μC); - można uzyskać duże rozdzielczości; - falę prostokątną łatwo przesłać na duże odległości; - prosta realizacja izolacji galwanicznej; wady - ograniczona szybkość zmian zakodowanego sygnału analogowego; - przy większych rozdzielczościach wymagane są precyzyjne układy demodulujące

Wyjścia analogowe - wyjścia impulsowe 26/27