Последовательные ацп
Последовательные АЦП бывают последовательного счета и последовательного приближения. Типичная схема АЦП последовательного счета приведена на рисунке 9.8.
Рис. 9.15 - АЦП последовательного счета
На схеме буквами и символами обозначены следующие элементы:
К - компаратор,
& - схема "И",
ГТИ - генератор тактовых импульсов,
СТ - счетчик,
#/A - ЦАП.
На один вход компаратора подается входное напряжение, на второй - напряжение с выхода ЦАП. В начале работы счетчик устанавливается в нулевое состояние, напряжение на выходе ЦАП при этом равно нулю, а на выходе компаратора устанавливается лог. 1. При подаче импульса разрешения "Строб" счетчик начинает считать импульсы от генератора тактовых импульсов, проходящих через открытый элемент "И". Напряжение на выходе ЦАП при этом линейно нарастает, пока не станет равным входному. При этом компаратор переключается в состояние лог. 0 и счет импульсов прекращается. Число, установившееся на выходе счетчика и есть пропорциональный входному напряжению цифровой код. Выходной код остается неизменным пока длится импульс "Строб", после снятия которого счетчик устанавливается в нулевое состояние и процесс преобразования повторяется.
Такие АЦП имеют низкое быстродействие. Достоинством является сравнительная простота построения.
Более быстродействующим являются АЦП последовательного приближения, называемый также АЦП с поразрядным уравновешиванием.
АЦП последовательного приближения показан на рисунке 9.9. В основе работы таких преобразователей лежит принцип дихотомии - последовательного сравнения измеряемой величины с ½, ¼, ⅛ и т. п. от возможного ее максимального значения.
Рис. 9.16 - АЦП последовательного приближения
В таком АЦП используется специальный регистр - регистр последовательных приближений. При подаче импульса "Пуск" на выходе старшего разряда регистра появляется лог. 1, а на выходе ЦАП напряжение U1. Если это напряжение меньше входного, то в следующем по счету разряде регистра записывается еще лог. 1. Если же входное напряжение меньше, то лог. 1 в старшем разряде отменяется. Таким образом, методом проб перебираются все разряды - от старшего до младшего. На всю операцию преобразования требуется импульсов ГТИ всего в два раза больше количества разрядов. То есть АЦП последовательных приближений намного быстрее АЦП последовательного счета.
Последовательно-параллельные ацп
Последовательно-параллельные АЦП - это компромисс между параллельными и последовательными АЦП.
На рисунке 9.10 показан для примера двухступенчатый АЦП. В многоступенчатых преобразователях процесс преобразования разделен в пространстве.
Рис. 9.17 - Двухступенчатый АЦП
Для примера на рисунке 9.10 изображен двухступенчатый АЦП. АЦП1 (верхний) осуществляет "грубое" преобразование входного сигнала в старшие разряды. Сигналы с выхода первого АЦП поступают на выходной регистр и одновременно на вход быстродействующего ЦАП. Цифровой код преобразуется ЦАП в напряжение, которое вычитается из входного. Разность напряжений преобразуется с помощью АЦП2 в коды младших разрядов. Регистр собирает полученные значения в одного. В таких схемах ЦАП чаще всего выполняется по схеме суммирования токов с помощью дифференциальных переключателей, но могут быть построены по схеме суммирования напряжений.
Требования к точности АЦП1 выше, нежели ко второму. Оба АЦП параллельного типа. Допустим, и тот, и другой 4-х разрядные, в каждом используется по 16 компараторов. В итоге получается 8-ми разрядный АЦП всего на 32 компараторах, тогда как при построении по параллельной схеме понадобилось бы 28 - 1 = 255 шт. Быстродействие примерно раза в два хуже. Помимо этого бывают многотактные последовательно-параллельные и конвейерные АЦП. У них несколько иная структура. К примеру, многотактные преобразователи работают с различным шагом квантования, т. е. в преобразователе процесс преобразования разделен во времени. В один момент времени формируются старшие разряды, в другой момент времени шаг квантования уменьшается и формируются младшие разряды.
ПЕРЕПИСАТЬ ДМА
Контроллер прямого доступа к памяти.
Прямой доступ к памяти (DMA) - это метод непосредственного обращения к памяти, минуя процессор. Процессор отвечает только за программирование DMA: настройку на определенный тип передачи, задание начального адреса и размера массива обмениваемых данных. Обычно DMA используется для обмена массивами данных между системной памятью и устройствами ввода-вывода.
Обмен данными между процессором и устройствами ввода-вывода осуществляется по системной шине, ведущим которой является процессор. При использовании контроллера DMA на время обмена данными он должен получить управление системной шиной. По окончании обмена подсистема DMA возвращает процессору право управления шиной.
Для предотвращения коллизии, при которой два устройства одновременно обращаются за доступом к одной и той же шине используется DMA-контроллер. DMA-контроллер – это устройство, контролирующее все операции по прямому доступу к памяти.
Перед запуском DMA-контроллер необходимо произвести настройку. Эта операция включает в себя, в том числе задание адреса источника и приемника, режим работы и объем передаваемых данных. Имея такую информацию, DMA-контроллер запрашивает контроль над памятью у центрального процессора (ЦП). Когда ЦП готов передать контроль над шиной памяти, он отправляет оповещающий сигнал в ответ на запрос DMA-контроллера.
Рисунок 9.18