Поднять отношение можно двумя способами либо увеличения, либо уменьшая . Для практического использования этих рекомендаций необходимо хорошо представлять ограничения, накладываемые как на возможность увеличения , так и на возможность уменьшения .

При использовании ИКМ частота должна в два или более раз превышать верхнюю частоту преобразуемого сигнала, что следует из теоремы Котельникова. Для уменьшения скорости передачи информации всегда стремятся выбирать как можно ниже, т. е. берут ее в два раза выше верхней частоты спектра сигнала. Поэтому повышать частоту в предполагаемом устройстве можно в тех случаях, когда не используется передача информации по каналам связи и запись ее на носители, например в цифровых линиях задержки, цифровых фильтрах и т. д.

Если необходимо иметь частоту минимально возможной, то улучшить качество преобразования можно снижая частоту . При этом появляется возможность увеличить и за счет обратной связи компенсировать частотные искажения, так как согласно формуле (2) напряжение на выходе ФНЧ тем точнее будет повторять входное напряжение, чем больше величина . Однако максимальный уровень сигнала на выходе ФНЧ, а значит, и устройства преобразования будет в этом случае зависеть от частоты.

Чем выше частота сигнала по сравнению с , тем меньше максимальный уровень выходного сигнала устройства преобразования, что видно из формулы (2). Действительно если учесть, что

(3)

(4)

Из последней формулы следует, что напряжение на выходе ЦАП будет увеличиваться обратно пропорционально уменьшению . Но так как напряжение на выходе ЦАП повторяет напряжение на выходе АЦП, то преобразование сигнала с частотой выше ФНЧ будет происходить с усилением обратно пропорциональным , т. е. с подъемом высших частот, и поэтому на этих частотах раньше будет достигнут максимальный уровень преобразования. Это означает, что частоту среза ФНЧ в данном случае необходимо выбирать не в соответствии с верхней частотой сигнала, а в соответствии со спектральной плотностью сигнала. Например, согласно формуле (2), для музыкальных сигналов максимальная мощность снижается до 6 дБ на октаву, начиная с частоты 2…4 кГц. Поэтому, если в устройстве использовать ФНЧ первого порядка с частотой , равной 2…4 кГц, то хотя преобразование и будет идти с подъемом частот выше 2…4 кГц на уровне 6 дБ на октаву, это не будет вызывать перегрузки на высших частотах, но позволит существенно улучшить качество преобразования.

С выхода цифровой линии задержки, сигнал поступает на буферный регистр. Он считывает информацию с линии задержки и удерживает ее на входе ЦАП, в течение периодов тактовых импульсов. Затем сигнал поступает на ЦАП, где преобразуется в аналоговый сигнал. Выходной сигнал ЦАП фильтруется ФНЧ и поступает на выход преобразователя для цифрового магнитофона.

Описание работы принципиальной схемы

В приложении 2 приведена электрическая схема рассмотренного выше устройства преобразования аналоговых сигналов. Работает оно следующим образом. Через ФНЧ с частотой среза 15 кГц на ОУ DA1.1 входной сигнал поступает на один из входов сумматора –ограничителя на ОУ DA1.2 выходной сигнал последнего никогда не превышает значения напряжения, допускаемого для преобразования АЦП, выполненного на микросхеме DA3. На ее вход сигнал поступает через устройство выборки – хранения на микросхеме DA2, также обеспечивающей нормальную работу АЦП.

В АЦП сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает на цифровую линию задержки DT1. Он может быть использован также в цифровой форме для записи на магнитофон, передачи по линии связи и т. д. Одновременно выходной сигнал АЦП поступает на вход ЦАП на микросхемах DA5, DA7, а затем уже в аналоговой форме – на выход ФНЧ первого порядка на микросхеме DA6.1. Микросхема DA6.2 обеспечивает вычитание выходного сигнала ФНЧ из входного сигнала и усиление полученной разности до необходимого значения. Сопротивление резисторов R21 и R24 выбраны такими, чтобы в точке вычитания (вывод 6 в микросхеме DA6.2) соблюдалось равенство уровня входного сигнала ФНЧ. С выхода микросхемы DA6.2 через резистор R8 сигнал поступает на вход сумматора на ОУ DA1.2. На DA4 собран источник опорного напряжения для АЦП.

Микросхема DD1 выполняет функцию формирователя тактовых импульсов с частотой , сигнал регулируемый резистором R14.

С выхода цифровой линии задержки, синхронизированной тактовыми импульсами , сигнал поступает на буферный регистр, собранный на микросхемах DD2, DD3. Он в нужные моменты времени считывает информацию с линии задержки и удерживает ее на входе ЦАП, выполненного на микросхемах DA8, DA9.1. в течении периода тактовых импульсов. Выходной сигнал ЦАП фильтруется ФНЧ на микросхеме DA9, идентичным ФНЧ на DA6.1, что позволяет получить практически одинаковые аналоговые сигналы на выходах этих фильтров. Полученный сигнал может быть использован в качестве выходного, однако для снижения уровня высокочастотных составляющих с частотой этот сигнал дополнительно фильтруется ФНЧ четвертого порядка на микросхеме DA10.

Описание ИМС

В данной курсовой работе используются следующие интегральные микросхемы:

- К572ПА1А1

- К1108ПВ1Б

- К574УД2А

- К1100СК2

- К140УД6

- К561ЛН2

- К561ИР6

- К561ТМ2

Микросхема К572ПА1А.

Микросхемы умножающего ЦАП типа К572ПА1А являются универсальным структурным звеном для построения микропроцессорных ЦАП, АЦП и управляемых кодом делителей тока. Благодаря малой потребляемой мощности, достаточно высокому быстродействию, небольшим габаритным размерам данная микросхема находит широкое применение в различной аппаратуре.

Микросхема ЦАП К572ПА1А предназначена для преобразования 10 – разрядного прямого параллельного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе, который пропорционален значениям кода и опорного напряжения. На рис.2 изображено условное обозначение и цоколевка микросхемы К572ПА1А. На рис.3 приведена функциональная схема этого ЦАП.

В состав ИС ЦАП входит поликремневая резисторная матрица (РМ), усилители-инверторы (УИ) для управления токовыми ключами.

Электрические параметры при температуре:

Число разрядов………………………………………….…..10

Время установления выходного тока, мкс………………...<5

Выходной ток смещения нуля, нА………………………<100