Дипломная работа: Навчальна модель аналогово-цифрового перетворювача
Рис. 1.2. Схема параллельного АЦП
За допомогою трьох двійкових розрядів можна представити вісім різних чисел, включаючи нуль. Необхідно, отже, сім компараторів. Сім відповідних еквідистантних опорних напруг утворюють за допомогою резистивного дільника.
Завдяки одночасній роботі компараторів паралельний АЦП є найшвидшим. Наприклад, восьмирозрядний перетворювач типу МАХ104 дозволяє отримати 1 млрд. відліків в секунду при часі затримки проходження сигналу не більше 1,2 нс. Недоліком цієї схеми є висока складність. Дійсно, N-розрядний паралельний АЦП має 2N-1 компараторів і 2N узгоджених резисторів. Наслідком цього є висока вартість (сотні доларів США) і значна споживана потужність. Вищезгаданий МАХ104, наприклад, споживає близько 4 Вт.
Типовим прикладом послідовних АЦП з одиничними наближеннями є наведений пристрій (рис.1.3), який складається з компаратора, лічильника і ЦАП. На один вхід компаратора поступає вхідний сигнал, а на іншій - сигнал зворотного зв'язку з ЦАП.
Рис 1.3. Структурна схема АЦП послідовного рахунку: К - компаратор, ГТІ – генератор тактових імпуьсів
Робота перетворювача починається з приходу імпульсу запуску, який включає лічильник, що підсумовує число імпульсів, що поступають від генератора тактових імпульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на ЦАП, що здійснює його перетворення в напругу зворотного зв'язку Uос . Процес перетворення продовжується до тих пір, поки напруга зворотного зв'язку порівняється з вхідною напругою і перемкнеться компаратор, який своїм вихідним сигналом припинить надходження тактових імпульсів на лічильник. Перехід виходу компаратора з 1 в 0 означає завершення процесу перетворення. Тобто вихідний код пропорційний вхідній напрузі у момент закінчення перетворення.
Час перетворення АЦП цього типу є змінним і визначається вхідною напругою. Його максимальне значення відповідає максимальній вхідній напрузі і при розрядності двійкового лічильника N і частоті тактових імпульсів fтакт дорівнює
tпр.макс = (2N -1)/ fтакт.
Наприклад, при N=10 і fтакт =1 Мгц значення tпр.макс =1024 мкс, що забезпечує максимальну частоту вибірок близько 1 кГц.
Статична похибка перетворення визначається сумарною статичною похибкою використовуваних ЦАП і компаратора. Частоту рахункових імпульсів необхідно вибирати з урахуванням завершення перехідних процесів в них.
При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час співпадає з часом перетворення. Як наслідок, результат перетворення дуже сильно залежить від пульсацій вхідної напруги. За наявності високочастотних пульсацій середнє значення вихідного коду нелінійно залежить від середнього значення вхідної напруги. Це означає, що АЦП даного типу без пристрою вибірки-зберігання придатні для роботи з постійними напругами або такими, що повільно змінюються (за час перетворення змінюється не більш, ніж на значення кванта перетворення).
Таким чином, особливістю АЦП послідовного рахунку є невелика частота дискретизації, що досягає декількох кілогерц. Перевагою АЦП даного класу є порівняльна простота будови, яка визначається послідовним характером виконання процесу перетворення.
Послідовнопаралельні АЦП є компромісом між прагненням отримати високу швидкодію і бажанням зробити це по можливості меншою ціною. Послідовнопаралельні АЦП займають проміжне положення по роздільній здатності і швидкодії між паралельними АЦП і АЦП послідовного наближення. Послідовнопаралельні АЦП підрозділяють на багатоступінчаті, багатоконтактні і конвеєрні.
1.2 Паралельний порт принтера
1.2.1 Призначення паралельного порта
Паралельний порт принтера призначений для зв’язку комп’ютера з принтером, сканером, а також з нестандартними пристроями. Порт принтера також називається лінійним портом принтера LPT, а його сигнали відповідають інтерфейсу Centronics.
1.2.2 Загальний опис інтерфейсу Centronics
Паралельний принтерний порт – це 25-контактна гніздова частина роз’єму D-типу. Існують три адреси, пов’язані з цим портом (base, base+1, base+2). Фактичну базову адресу (base) можна знайти в супроводжуючій документації до комп’ютера або з програми тестування комп’ютера.
Звичайні базові адреси – 378h або 3BCh.
Рис. 1.4. Призначення контактів LPT-порта по розрядам
Даний порт має 8 розрядів виводу даних і декілька розрядів для ліній керування. Деякі з останніх використовуються тільки для виводу керуючої інформації, деякі – для вводу, і деякі можуть бути запрограмовані як для вводу, так і для виводу. В якості логічних рівнів використовуються ТТЛ-рівні напруги (0 і 5 В). По базовій адресі виводу „розташовуються” контакти з другого по восьмий з наймолодшим розрядом на контакті 2 наявні 5 бітів вводу за адресою base+1, розведення контактів для цих розрядів представлене на рис. 1.4.
1.2.3 Переваги та недоліки інтерфейсу Centronics
Інтерфейс Centronics завдяки простоті сполучення і зручності програмування широко використовується для підключення до комп'ютера нестандартних зовнішніх пристроїв.
По-перше, можливості реалізації різних протоколів інформаційного обміну з пристроєм через паралельний порт невеликі. Дійсно, невелика кількість сигнальних ліній інтерфейсу і можливості його програмування не дозволяють реалізувати обмін по перериваннях чи прямий доступ до пам'яті. Практично приходиться обмежуватися програмно-керованим обміном.
Крім того, оскільки інтерфейс Centronics є програмно-керованим, швидкість інформаційного обміну не може бути особливо велика і виявляється прямо зв'язаною зі швидкодією комп'ютера.
Є також обмеження на довжину лінії зв'язку пристрою, підключеного до інтерфейсу Centronics. Він повинен розташовуватися на відстані не більш 1,5-2 метрів від комп'ютера.
Ще однією особливістю інтерфейсу Centronics є відсутність шин живлення (є тільки "земля"). Це означає, що пристрій, що сполучається, повинен використовувати зовнішнє джерело живлення.