Типові структури аналого-цифрових каналів вводу-виводу
Призначення каналів введення даних у обчислювача - отримання аналогової або дискретної інформації з датчиків, нормалізація сигналів, реалізація квантування сигналів за часом і виконання аналого-цифрового (АЦ) перетворення. Типові структури каналів вводу та АЦ-перетворення показано на мал. 18.1. rn Структурна схема на мал. 18.1-а представляє блок введення і перетворення даних з паралельними аналоговими входами. Ця структура має найбільш високими технічними характеристиками. Продуктивність такої схеми знаходиться в прямій залежності від швидкодії АЦП і обмежена його динамічними параметрами. Тому в подібних схемах застосовують АЦП з максимальною швидкодією. Щодо кожного вхідного сигналу АЦП функціонує в режимі поділу часу. Це означає, що під впливом сигналів керування від обчислювача в кожний момент часу сигнал з одного з датчиків коммутіруется на вхід АЦП і перетворюється в цифровий код, що зчитує в обчислювач. Висока точність фіксації сигналів та перетворення досягається за рахунок індивідуального блоку квантування і фіксації на основі пристрою вибірки зберігання (УВХ), а також повного унікального набору пристроїв узгодження і нормалізації аналогових сигналів в кожному каналі. rn Схема з послідовним аналоговим введенням (мал. 18.1-б) має характеристиками, ідентичними схемою з паралельними аналоговими входами. Апаратурних витрати на реалізацію схеми менше за рахунок застосування одного УВХ, що працює в режимі поділу часу, як і АЦП. Але при цьому може погіршиться якість фіксації сигналів за рахунок усереднених параметрів УВХ. rn Схема збору аналогових сигналів на мал. 18.1-в є найбільш простий в сенсі апаратної реалізації та управління роботою, але забезпечує відносно низьку якість фіксації і перетворення сигналів. Використання такої структури виправдано при наявності групи датчиків з ідентичними параметрами вихідних сигналів. rn Найбільш дорогої є схема з паралельними цифровими входами, представлена на мал. 18.1-г. Висока точність перетворення досягається за рахунок застосування індивідуального АЦП в кожному каналі введення. Многоразрядний цифрової мультиплексор забезпечує комутації вихідних цифрових кодів АЦП на загальну шину даних обчислювального пристрою. rn  rn Рис. 18.1. Типові структури каналів введення
и аналого-цифрового перетворення інформації: rn 1 - датчик; 2 - згоден пристрій; 3 - схема нормалізації; 4 - функціональний перетворювач; 5 - пристрій вибірки-зберігання (УВХ); 6 - аналоговий мультиплексор;
7 - аналого-цифровий перетворювач (АЦП) ; 8 - бортовий обчислювач; 9 - сигнали управління; 10 - дані в цифровому вигляді; 11 - цифровий многоразрядний мультиплексор. rn узгоджуючих пристрій забезпечує необхідне співвідношення вихідного опору датчика та вхідного опору наступних схем, а також рівень струмів або напруг. Може використовуватися для посилення слабких сигналів, які зазвичай мають місце для температурних датчиків. Також погодився пристрій може забезпечувати гальванічну розв'язку електричних ланцюгів. rn Схема нормалізації забезпечує приведення вхідного аналогового сигналу до певного діапазону напруг, необхідного для роботи АЦП. rn Функціональний перетворювач може виконувати такі операції, як фільтрація, інтегрування або диференціювання сигналів. rn Типові структури каналів ціфроаналогового перетворення та виведення даних показано на мал. 18.2 rn Типові структури каналів ціфроаналогового перетворення та виведення даних показано на мал. 18.2. rn  rn Схема на ріс.18.2-а з паралельними перетворювачами є більш дорогим, але забезпечує високу точність формування вихідних сигналів за рахунок можливості індивідуального підбору характеристик кожного ціфроаналогового перетворювача (ЦАП). Цифровий демультіплексор забезпечує сполучення паралельних цифрових вхідних ліній кожного ЦАП з шиною даних обчислювача. Блоки ЦАП в даному випадку повинні мати вбудовані засоби фіксації цифрового коду на весь період дискретності. В якості таких засобів використовують паралельні регістри rn Рис. 18.2. Типові структури виводу та перетворення даних:. 1 - цифровий комутатор (демультіплексор); 2 - ціфроаналоговий перетворювач (ЦАП) з регістром зберігання; 3 - сигнали управління від обчислювача;. 4 - цифровий код; 5 - аналоговий комутатор (демультіплексор); 6 - УВХ або екстраполятор rn Схема з послідовним перетворенням (ріс.18.2-б) значно дешевше за рахунок використання єдиного ЦАП в режимі поділу часу. Однак до складу схеми повинні входити засоби фіксації і згладжування аналогових сигналів на основі екстраполяторов або УВХ, які забезпечують сталість рівня вихідного аналогового сигналу на кожній лінії протягом усього періоду дискретності, поки ЦАП обслуговує інші канали. rn Повторити матеріал «Характеристика протоколів обміну даними. між процесором та іншими пристроями »(див. вище) rn Повторити матеріал «Характеристика протоколів обміну даними
між процесором та іншими пристроями» (див. вище).
|
