D/A Prevodník R^n: Rozdiel medzi revíziami

Z Kiwiki
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
(Vytvorená stránka „== D/A Prevodník R^n == Prevodníky s odporovou sieťou R<sub>N</sub>, patrí medzi '''paralelné D/A prevodníky''', ktoré využívajú metódu '''váhovania'''. Parale…“)
 
d
 
(8 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených)
Riadok 1: Riadok 1:
−
== D/A Prevodník R^n ==
+
{{sablona_prevodníky}}
 +
 
 
Prevodníky s odporovou sieťou R<sub>N</sub>, patrí medzi '''paralelné D/A prevodníky''', ktoré využívajú metódu '''váhovania'''.
 
Prevodníky s odporovou sieťou R<sub>N</sub>, patrí medzi '''paralelné D/A prevodníky''', ktoré využívajú metódu '''váhovania'''.
  
 
Paralelné D/A prevodníky sa vyznačujú tým, že koeficienty a<sub>1</sub> – a<sub>n</sub> číslicového vstupného slova sú k dispozícii súčasne. Hodnotám 0 a 1 týchto koeficientov zodpovedajú polohy prepínačov D/A prevodníka. Rýchlosť prevodu paralelných D/A prevodníkov môže byť veľmi vysoká. Určuje ju doba zopnutia a rozopnutia analógových spínačov, trvanie prechodných javov v odporovej sieti prevodníka a rýchlosť sumačného zosilňovača. Doba ustálenia bežných D/A prevodníkov sa udáva v jednotkách až desiatkach mikrosekúnd, rýchle D/A prevodníky dosahujú hodnoty rádovo jednotiek až desiatok nanosekúnd.
 
Paralelné D/A prevodníky sa vyznačujú tým, že koeficienty a<sub>1</sub> – a<sub>n</sub> číslicového vstupného slova sú k dispozícii súčasne. Hodnotám 0 a 1 týchto koeficientov zodpovedajú polohy prepínačov D/A prevodníka. Rýchlosť prevodu paralelných D/A prevodníkov môže byť veľmi vysoká. Určuje ju doba zopnutia a rozopnutia analógových spínačov, trvanie prechodných javov v odporovej sieti prevodníka a rýchlosť sumačného zosilňovača. Doba ustálenia bežných D/A prevodníkov sa udáva v jednotkách až desiatkach mikrosekúnd, rýchle D/A prevodníky dosahujú hodnoty rádovo jednotiek až desiatok nanosekúnd.
 +
 +
[[Súbor:Obr1 Rn.jpg|center|thumb|700px|Obr. 1 D/A prevodník so sčítavaním prúdov]]
 +
 +
Principiálne najjednoduchší '''paralelný D/A prevodník''' používa metódu sčítavania (váhovaných) prúdov podľa obr. 1. Pre výstupné napätie prevodníka platí
 +
 +
:<math>U_o =U_r.R_0 \sum_{i=1}^N  \frac{a_i}{2^i.R}</math>
 +
 +
Ak R<sub>0</sub> = R , potom sa tento vzťah zmení na tvar
 +
 +
:<math>U_o =-R_f(i_7b_7+...+i_0b_0)= -\frac{R_F}{R}.U_{REF} (b_7 + \frac{b_6}{2}+\frac{b_5}{4}+\frac{b_4}{8}+\frac{b_3}{16}+\frac{b_2}{32}+\frac{b_1}{64}+\frac{b_0}{128})</math>
 +
 +
to znamená, že plný rozsah D/A prevodníka (FSR) je v takomto prípade rovný hodnote referenčného napätia U<sub>r</sub>.
 +
 +
Hlavným nedostatkom D/A prevodníkov so sčítavaním prúdov je veľký rozsah hodnôt odporov, čo spôsobuje problémy pri ich realizácii, ale najmä horšiu teplotnú a časovú stabilitu, a teda menšiu presnosť týchto prevodníkov.
 +
 +
 +
[[Súbor:Obr2 8bit_DA_prevodnik.jpg|center|thumb|700px|Obr. 2 zapojenie váhového 8-bitového D/A prevodníka]]
 +
 +
Na obrázku 2 je znázornené zapojenie 8-bitového D/A prevodníka.
 +
Z vlastnosti ideálneho operačného zosilňovača vyplýva
 +
 +
:<math>i=i_7b_7 + i_6b_6 + i_5b_5 + i_4b_4 + i_3b_3 + i_2b_2 + i_1b_1 + i_0b_0 = -\frac{U_0}{R_f}</math>  ,
 +
 +
kde b<sub>n</sub>=1 pre zapnutý vypínač a b<sub>n</sub>=0 , pre vypnutý vypínač.
 +
 +
:<math>i_7 = \frac{U_{REF}}{2^0.R}, i_6 = \frac{U_{REF}}{2^1.R},... i_n = \frac{U_{REF}}{2^{7-n}}</math>
 +
 +
A z toho:
 +
 +
:<math>U_0 = -R_f(i_7b_7+...+i_0b_0)=-\frac{R_F}{R} U_{REF}(b_7+\frac{b_6}{2}+\frac{b_5}{4}+\frac{b_4}{8}+\frac{b_3}{16}+\frac{b_2}{32}+\frac{b_1}{64}+\frac{b_0}{128})</math>
 +
 +
:<math>U_0=-\frac{R_F}{R} U_{REF}\sum_{n=0}^7  \frac{b_n}{2^{7-n}}</math>
 +
 +
Koeficienty '''2<sup>n</sup>''' určujú váhu jednotlivých rezistorov. Rezistor s najmenšou váhou je 2<sup>7</sup>R  (preteká ním najmenší prúd) a s najväčšou je 2<sup>0</sup>R . LSB je bit s najmenšou váhou a MSB je bit s najväčšou váhou. Presnosť prevodníka ovplyvňuje stabilita referenčného napätia U<sub>REF</sub>  a teplotná stabilita odporovej siete. V prvom rade sa musia dodržať presné hodnoty odporov, čo sa ťažšie realizuje.
 +
 +
Z toho dôvodu sa častejšie využívajú prevodníky realizované pomocou rezistorovej siete '''R-2R'''.
 +
 +
== Odkazy a literatúra ==
 +
 +
1. KUKUČA, Peter. Základy číslicového merania. Bratislava : STU, 2003 [cit. 2010-05-13]. Dostupné z WWW: <http://webmail.stuba.sk/~peter.kukuca/pedagogika/ADC2003.doc>.

Aktuálna revízia z 21:49, 4. apríl 2013

Predmet: Prevodníky

Témy seminárnych prác

Princíp A/D a D/A prevodníkov

Realizácia A/D a D/A prevodníkov

Obvody A/D a D/A prevodníkov

Lineárne úprava signálov

Nelineárna úprava signálov

Prevodníky s odporovou sieťou RN, patrí medzi paralelné D/A prevodníky, ktoré využívajú metódu váhovania.

Paralelné D/A prevodníky sa vyznačujú tým, že koeficienty a1 – an číslicového vstupného slova sú k dispozícii súčasne. Hodnotám 0 a 1 týchto koeficientov zodpovedajú polohy prepínačov D/A prevodníka. Rýchlosť prevodu paralelných D/A prevodníkov môže byť veľmi vysoká. Určuje ju doba zopnutia a rozopnutia analógových spínačov, trvanie prechodných javov v odporovej sieti prevodníka a rýchlosť sumačného zosilňovača. Doba ustálenia bežných D/A prevodníkov sa udáva v jednotkách až desiatkach mikrosekúnd, rýchle D/A prevodníky dosahujú hodnoty rádovo jednotiek až desiatok nanosekúnd.

Obr. 1 D/A prevodník so sčítavaním prúdov

Principiálne najjednoduchší paralelný D/A prevodník používa metódu sčítavania (váhovaných) prúdov podľa obr. 1. Pre výstupné napätie prevodníka platí

[math]U_o =U_r.R_0 \sum_{i=1}^N \frac{a_i}{2^i.R}[/math]

Ak R0 = R , potom sa tento vzťah zmení na tvar

[math]U_o =-R_f(i_7b_7+...+i_0b_0)= -\frac{R_F}{R}.U_{REF} (b_7 + \frac{b_6}{2}+\frac{b_5}{4}+\frac{b_4}{8}+\frac{b_3}{16}+\frac{b_2}{32}+\frac{b_1}{64}+\frac{b_0}{128})[/math]

to znamená, že plný rozsah D/A prevodníka (FSR) je v takomto prípade rovný hodnote referenčného napätia Ur.

Hlavným nedostatkom D/A prevodníkov so sčítavaním prúdov je veľký rozsah hodnôt odporov, čo spôsobuje problémy pri ich realizácii, ale najmä horšiu teplotnú a časovú stabilitu, a teda menšiu presnosť týchto prevodníkov.


Obr. 2 zapojenie váhového 8-bitového D/A prevodníka

Na obrázku 2 je znázornené zapojenie 8-bitového D/A prevodníka. Z vlastnosti ideálneho operačného zosilňovača vyplýva

[math]i=i_7b_7 + i_6b_6 + i_5b_5 + i_4b_4 + i_3b_3 + i_2b_2 + i_1b_1 + i_0b_0 = -\frac{U_0}{R_f}[/math] ,

kde bn=1 pre zapnutý vypínač a bn=0 , pre vypnutý vypínač.

[math]i_7 = \frac{U_{REF}}{2^0.R}, i_6 = \frac{U_{REF}}{2^1.R},... i_n = \frac{U_{REF}}{2^{7-n}}[/math]

A z toho:

[math]U_0 = -R_f(i_7b_7+...+i_0b_0)=-\frac{R_F}{R} U_{REF}(b_7+\frac{b_6}{2}+\frac{b_5}{4}+\frac{b_4}{8}+\frac{b_3}{16}+\frac{b_2}{32}+\frac{b_1}{64}+\frac{b_0}{128})[/math]
[math]U_0=-\frac{R_F}{R} U_{REF}\sum_{n=0}^7 \frac{b_n}{2^{7-n}}[/math]

Koeficienty 2n určujú váhu jednotlivých rezistorov. Rezistor s najmenšou váhou je 27R (preteká ním najmenší prúd) a s najväčšou je 20R . LSB je bit s najmenšou váhou a MSB je bit s najväčšou váhou. Presnosť prevodníka ovplyvňuje stabilita referenčného napätia UREF a teplotná stabilita odporovej siete. V prvom rade sa musia dodržať presné hodnoty odporov, čo sa ťažšie realizuje.

Z toho dôvodu sa častejšie využívajú prevodníky realizované pomocou rezistorovej siete R-2R.

Odkazy a literatúra

1. KUKUČA, Peter. Základy číslicového merania. Bratislava : STU, 2003 [cit. 2010-05-13]. Dostupné z WWW: <http://webmail.stuba.sk/~peter.kukuca/pedagogika/ADC2003.doc>.

Zdroj: „http://www.kiwiki.info/index.php?title=D/A_Prevodník_R%5En&oldid=11604“