F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék ANALÓG-IGITÁLIS ÉS IGITÁLIS-ANALÓG ÁTALAKÍTÓK Az A és A átalakítók feladata az aalóg és digitális áramkörök közötti kapcsolat megvalósítása. A folytoos feszültséget szolgáltató aalóg elforrás adataiak digitális feldolgozásához A átalakítás szükséges. A digitális áramkörök (kétállapotú meeti voalaiak) adatai A átalakítóval alakíthatók aalóg feszültséggé. igitális-aalóg (A) átalakító [AC-igital to Aalog Coverter] A A átalakító egy digitális áramkör kétállapotú meeti voalai által defiiált (-bites biáris) számot a számmal aráyos feszültséggé alakít: = ahol az -bites biáris szám legsebb helyiértékű bitéhez (Least Sigificat Bit) tartozó feszültség, pedig -bites biáris szám. 7 6 5 4 3 V 3 4 5 6 7
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék A átalakítás módszerei: - párhuzamos - súlyozásos Párhuzamos módszerű A átalakító: + Az -bites biáris szám átalakításához N= db egyelő beosztású feszültségszitre (V,,,, ( -) ) és ugyaeyi kapcsolóra (FET) va szükség, amelyek közül k N- k N- k midig csak az egyik lehet zárva. Az N db kapcsoló ilye vezérlését egy N-ből dekódoló végzi. Ha csak a -edik (k ) kapcsoló va zárva, akkor az áramkör egy egyszerű feszültségosztókét viselkedik: + k k N-ből dekódoló z -,,z (N--) k = N = = = = z
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék Súlyozásos módszerű A átalakító: Az -bites biáris szám átalakításához itt már csak db kapcsolóra és elleállásra va szükség. Az elleállások értékei kapcsolókét kétszereződek. A kapcsolók állapotát közvetleül az átalakítadó -bites biáris szám helyiértékei vezérlik. = = Példa: 3-bites A átalakítóál + z - k - ha = (z =, z =, z =) ha =3 (z =, z =, z =) z z z = = k k - - =V= + 4 4 = 4 + 3 3 = 7 = 3
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék 4-bites súlyozásos, áramösszegző A átalakító (=4) : Egy 4 bemeetű összegző erősítőre épült A átalakító. A 4-bites biáris szám helyiértékeivel vezérelve kapcsolák be, illetve a hatváyai szerit haladó súlyozással alakított bemeeteket. + virtuális 4 8 6 földpot Iv z 3 z z z I - + = 6 = A -edik bemeete áram csak z = eseté folyik, z = eseté em (I =). Vagyis I = z = z pl.: I = z 6 A virtuális földpotba folyó I áram a bekapcsolt bemeeti áramok összege: I I z = Iv = I = = = = = = = 4-bites eset: 3 I = ( z + z + z + z3 ) = = = 6 6 6
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék A átalakítók hibái Statikus hibák: - Nullpot hiba: a yitott kapcsolóko szivárgó áram miatt alakul - Liearitás hiba: az alkalmazott elleállások értékeiek potatlaságáak és a zárt kapcsolók em ulla elleállásáak hatása miatt lép fel 7 6 5 4 3 V ideális 3 4 5 6 7 valódi iamikus hibák: - Nem ulla beállási idő: az álladósult meeti állapot időkésése a bemeethez viszoyítva - Nem valós közbeső állapotok: több kapcsoló állapotváltásakor a em egyideű váltás miatt alakulak a bemeetitől eltérő közbeső állapotok (rövid ideű tüskék eleek meg a meeti elbe)
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék Aalóg-igitális (A) átalakító [AC-Aalog to igital Coverter] Az A átalakító egy aalóg elforrás folytoos feszültségét - a felbotásáak megfelelő potossággal - a feszültség értékével aráyos (-bites biáris) számmá alakít, amelyet a digitális (kétállapotú) meeti voalai eleít meg. Időbe álladó bemeeti be feszültséghez tartozó meeti szám csak az feszültség egész számú többszöröseiél lesz potosa aráyos a bemeti feszültséggel. Ezekél be = be + Általába: = It Ez maximum ± hibát elet a meete a potos aráyossághoz képest. 7 6 5 4 3 be 7
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék A átalakító ellemzői - felbotás = az átalakítás eredméyekét kapott szám bitszáma - sebesség = maximális mitavételezési frekvecia - bemeeti feszültségtartomáy be Időbe változó bemeeti el digitalizálása sorá periódikusa mitavételezik az be bemeeti elet, azaz egyelő időközökét a pillaatyi feszültségértéket alakíták át. Az így előálló számsorozatból egy A átalakítóval adott feltételek mellett visszaállítható az eredeti bemeeti el. 5 3 be 7 6 be 7 6 5 4 3 max τ τ 3τ t 5 7 4 3 τ τ 3τ t τ 5τ 3τ t
F3 Bev. az elektroikába E, Kísérleti Fizika Taszék Általába a bemeeti el legagyobb frekveciááál legalább -szer agyobb mitavételezési frekveciára va szükség, hogy az A átalakítás utá visszaállítható legye a bemeeti el. Közvetle átalakítású AC (Flash AC) A bemeeti feszültségtartomáyt megadó feszültséget ( -) db, egyelő beosztású feszültségszitre oszták le, ( -) db komparátor ezekkel hasolíta össze a bemeeti feszültséget, az eredméyt egy órael ütemeire flip-flopokba tárolák, ebből egy prioritásdekódoló állíta elő az -bites biáris számot. Q 7 Q 6 Q 5 Q 4 Q 3 Q Q z z z be 3 9 7 5 3 / / + Q 7 Q 6 Q 5 Q 4 Q 3 Q Q CLK Prioritásdekódoló z z z