Компьютерная схемотехника
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
»овлено конечным временем переключения ключа, входящего в состав УВХ, при переходе схемы от выборки к хранению.
Схема простейшего УВХ показана на рисунке 10.17.
Рисунок 10.17
Размыкание и замыкание ключа определяется командным сигналом, поступающим от таймера. Когда ключ замкнут, выходной сигнал УВХ e0(t) изменяется в соответствии с входным сигналом es(t).
Когда ключ разомкнут, значение выходного сигнала определяется напряжением на конденсаторе.
На рисунке 10.18 показаны типовые сигналы на входе и выходе простого УВХ в предположении, что сопротивление источника равно нулю. Временной интервал, в течение которого ключ замкнут, время выборки р. На практике сопротивление RS отличается от нуля, и конденсатор будет заряжаться в соответствии с входным сигналом с постоянной времени RSС. Более того, требуется конечное время на отработку командных сигналов.
Рисунок 10.18
Поэтому выходной сигнал УВХ может существенно отличаться от идеального, что определяется несовершенством устройства и его погрешностями.
На рисунке 10.19 показаны типичные входной и выходной сигналы реального УВХ.
Рисунок 10.19
На выходной сигнал УВХ влияют временные задержки и неидеальность фиксации. Основные параметры процессов, показанных на рисунке, могут быть определены следующим образом.
Время выборки (Та) определяется интервалом от момента поступления команды на выборку до момента, когда выходной сигнал станет равным входному с некоторой погрешностью (обычно 1%).
Апертурное время (Тр) интервал от момента поступления команды на фиксацию до момента, когда ключ разомкнется. Оно определяется временем срабатывания переключающей схемы внутри УВХ. Для одного УВХ это время непостоянно, и обычно в технических данных указывается его среднее значение. Апертурное время типового УВХ может иметь значение 10 нс.
Время установления (ТS) период, необходимый для затухания колебаний до некоторой величины (определяемой допустимой погрешностью). При переходе к режиму фиксации возникает переходной процесс, обусловленный реактивными элементами в схемах цифровой логики. Время установления для типового УВХ может быть от нескольких наносекунд до нескольких микросекунд, в зависимости от требуемой точности.
Спад сигнала медленное уменьшение выходного напряжения УВХ из-за токов утечки переключателя и буферного усилителя в течение времени фиксации.
Спад сигнала может быть существенно уменьшен, если на выходе УВХ включить буферный усилитель с высоким входным сопротивлением. Аналогично, можно включить буферный усилитель на входе УВХ для согласования его с источником входного сигнала. УВХ с буферными усилителями на входе и выходе показано на рисунке 10.20.
Рисунок 10.20
В цифровых системах операции выборки и хранения периодически инициируются таймерами. На рисунке 10.21 показаны процессы, протекающие в УВХ при постоянной частоте управляющих импульсов. Время между командными сигналами называется периодом квантования Т.
Рисунок 10.21
10.2.3.3 Функциональные возможности и схема включения микросхемы УВХ К1100СК2 (КР1100СК2)
Микросхемы серии К1100 (КР1100) и К1100СК2 (КР1100СК2) представляют собой устройство выборки и хранения аналогового сигнала (УВХ). По команде, поступающей на управляющий вход, они с высокой точностью запоминают мгновенное значение входного сигнала и в течении определенного времени поддерживают равное ему напряжение на выходе. Схемы предназначены для применения в цифровых системах совместно с аналого-цифровыми преобразователями для расширения частотного диапазона обрабатываемых сигналов.
Изображение корпуса микросхемы КР1100СК2 на сборочных чертежах приведено в [6].
Структура ИМС КР1100СК2 (рисунок 10.22) включает: схему управления электронным ключом (СУЭК), два операционных усилителя (DA1, DA2) и несколько вспомогательных пассивных электронных компонентов (диоды VD1, VD2 и резисторы R1, R2).
Рисунок 10.22
Назначение выводов ИМС:
1 питание (+Uпит);
2 балансировка напряжения сдвига нуля;
3 вход УВХ;
4 питание (-Uпит);
5 выход;
6 подключение емкости хранения;
7 2-й вход СУЭК;
8 1-й вход СУЭК.
Основные электрические параметры:
1. Номинальное напряжение питания12 В2. Ток потребления при Uпит=12 В4 мА.3. Время выборки при Схр = 1000 пФ5 мкс4. Апертурная задержка при Схр = 1000 пФ, не более250 нс5. Коэффициент передачи при Uпит = 12 В16. Скорость изменения выходного напряжения в режиме
хранения при Схр = 1000 пФ и Uвх = 5 В ... 0,2 мВ \ мс.0,2мВ\мс.7. Время установления в режиме хранения0,4 мкс.8. Напряжение смещения нуля5 мВ.9. Входное напряжение5 В10. Сопротивление нагрузки10 кОм.11. Управление микросхемой осуществляется от ТТЛ-логики:
режиму выборки соответствует уровень 1 , режиму
хранения уровень 0.12. В качестве емкости хранения рекомендуется использовать
высокостабильные конденсаторы: металлокерамические,
стеклокерамические или фторопластовые.
Типовая схема включения микросхемы КР1100СК2 показана на рисунке 10.23. В этой схеме балансировка напряжения смещения нуля в режиме выборки осуществляется резистором R2.
Рисунок 10.23
На рисунке 10.24 показана функциональная схема подсистемы ввода аналоговых сигналов в цифровую информационную систему с использованием УВХ типа КР 1102СК2.
П?/p>