Osnovi elektronike

18.03.2015 Views

gde je V REF stabilan referentni napon. Zbir struja kroz sve otpornike: V V j I = ∑d I = ∑d = ∑ d 2 (11.78) n−1 n−1 n−1 REF REF j j j j j= 0 i= 0 Rj R j= 0 teče dalje kroz otpornik R f stvarajući izlazni napon: RV v =− R I =− ∑ d = kN (11.79) n−1 i f f REF j j2 R j= 0 U prethodnim jednačinama, kada je bit d = 1, prekidač je zatvoren, dok kada je d = 0 , prekidač je otvoren. j j V REF R n-1 = R/2 n-1 d n-1 R n-2 = R/2 n-2 R f d n-2 d 0 R 0 = R - + v i Slika 11.30: D/A konvertor sa težinskom otpornom mrežom. Greška konverzije zavisi od tačnosti otpornika, tačnosti i stabilnosti referentnog napona i neidealnosti karakteristika realnog operacionog pojačavača. 11.8.2 Analogno-digitalna konverzija Pri analogno-digitalnoj konverziji potrebno je analognom naponu v u dodeliti brojnu vrednost N, tako da bude N ≈ kvu , gde je k konstanta proporcionalnosti. U ovoj relaciji figuriše znak ≈, jer je tačnu jednakost vrlo retko moguće ostvariti. Naime, analogne veličine se prikazuju realnim brojevima, a digitalne racionalnim ili celim brojevima, tako da je greška prilikom konverzije neminovna. Ova greška se naziva greška kvantizacije. Jedno jednostavno kolo za A/D konverziju, koje se naziva A/D konvertor sa paralelnim komparatorima, je prikazano na slici 11.31. Ulazni napon koji treba konvertovati se dovodi na neinvertorske krajeve svih komparatora. Ako se priključak otporničkog niza označen sa − REF veže na masu, a priključak označen sa + REF veže na stabilni naponski referentni izvor V REF , onda se na spojnim tačkama otpornika dobijaju naponi koji se dovode na invertorske krajeve komparatora: VREF 1 Vi = ( i− ) (11.80) m 2 je Analogni komparator poredi napone na svom neinvertorskom i invertorskom ulazu, i ako v + > v− daje na izlazu logičku jedinicu, a ako je v − > v+ daje na izlazu logičku nulu. Dakle, 124

ako je v u > Vi onda je K i = 1. Na primer, ako je v u > Vp , v u < V p+ 1 , onda je K i = 1 , 1 ≤ i ≤ p , i K i = 0 , p + 1 ≤ i ≤ m . Dakle, na ulazu kodera će se naći niz jedinica i niz nula, koje koder treba da pretvori u željeni binarni kod kojim se predstavlja vrednost konvertovanog napona. Za realizaciju konvertora sa n izlaznih bita potrebno je m = 2 n −1 komparatora i m+1 otpornika. v u +REF R/2 R R - + - + - + K m K m-1 K 2 Koder Q n-1 Q n-2 Q n-3 R/2 - + K 1 Q 1 Q 0 -REF Slika 11.31: A/D konvertor sa paralelnim komparatorima. Najvažnija odlika opisanog A/D konvertora je velika brzina rada, ali mu je mana velika složenost, zbog čega se koristi u slučajevima kada se analogni napon predstavlja sa najviše 10 bita. U ostalim slučajevima, kada je potrebna veća preciznost konverzije, koriste se drugi tipovi A/D konvertora koji omogućavaju konverziju sa 12-20 bita, ali po cenu dužeg vremena konverzije. 11.9 Osnovna memorijska kola Bistabilna kola opisana u odeljku 11.6 mogu da se iskoriste za pamćenje informacije od 1 bita. Pošto se u digitalnim sistemima najčešće pamte višebitne informacije, opisana bistabilna kola se mogu grupisati i imati neke zajedničke kontrolne ulaze. Ako je potrebno pamtiti manju količinu informacija, bistabilna kola se organizuju u registre, a za pamćenje većih količina informacija bistabilna kola se organizuju u memorije. Da bi se ostvarila memorija što većeg kapaciteta, na silicijumskoj pločici je potrebno realizovati što veći broj memorijskih ćelija, za šta je potrebno ispuniti određene uslove. Prvo, dimenzije memorijskih ćelija treba da budu što manje. Drugo, potrošnja ćelija treba da bude što manja, da bi se generisana toplotna energija što lakše odvela sa čipa. Zbog toga se memorijske ćelije u praksi ne realizuju sa već opisanim bistabilnim kolima već se koriste jednostavnije strukture. Postoje razne vrste i razne podele poluprovodničkih memorija. Po jednoj kategorizaciji one se dele na memorije kod kojih su procesi upisa i čitanja informacija ravnopravni (read/write memory) i memorije kod kojih je čitanje informacija brzo a upis jednokratan ili dugotrajan (read only memory – ROM). Prva vrsta memorija se tradicionalno naziva RAM (random access memory – memorija sa slučajnim pristupom). Ovaj naziv potiče sa početka razvoja računarske tehnike kada se termin memorija sa slučajnim pristupom koristio za memorije sa magnetnim 125

gde je V<br />

REF<br />

stabilan referentni napon. Zbir struja kroz sve otpornike:<br />

V V<br />

j<br />

I = ∑d I = ∑d = ∑ d 2<br />

(11.78)<br />

n−1 n−1 n−1<br />

REF REF<br />

j j j j<br />

j= 0 i= 0 Rj<br />

R j=<br />

0<br />

teče dalje kroz otpornik<br />

R<br />

f<br />

stvarajući izlazni napon:<br />

RV<br />

v =− R I =− ∑ d = kN<br />

(11.79)<br />

n−1<br />

i f<br />

f REF j<br />

j2<br />

R j=<br />

0<br />

U prethodnim jednačinama, kada je bit d = 1, prekidač je zatvoren, dok kada je d = 0 ,<br />

prekidač je otvoren.<br />

j<br />

j<br />

V REF<br />

R n-1<br />

= R/2 n-1<br />

d n-1<br />

R n-2<br />

= R/2 n-2<br />

R f<br />

d n-2<br />

d 0<br />

R 0<br />

= R<br />

-<br />

+<br />

v i<br />

Slika 11.30: D/A konvertor sa težinskom otpornom mrežom.<br />

Greška konverzije zavisi od tačnosti otpornika, tačnosti i stabilnosti referentnog napona i<br />

neidealnosti karakteristika realnog operacionog pojačavača.<br />

11.8.2 Analogno-digitalna konverzija<br />

Pri analogno-digitalnoj konverziji potrebno je analognom naponu v u<br />

dodeliti brojnu<br />

vrednost N, tako da bude N ≈ kvu<br />

, gde je k konstanta proporcionalnosti. U ovoj relaciji figuriše<br />

znak ≈, jer je tačnu jednakost vrlo retko moguće ostvariti. Naime, analogne veličine se prikazuju<br />

realnim brojevima, a digitalne racionalnim ili celim brojevima, tako da je greška prilikom<br />

konverzije neminovna. Ova greška se naziva greška kvantizacije.<br />

Jedno jednostavno kolo za A/D konverziju, koje se naziva A/D konvertor sa paralelnim<br />

komparatorima, je prikazano na slici 11.31. Ulazni napon koji treba konvertovati se dovodi na<br />

neinvertorske krajeve svih komparatora. Ako se priključak otporničkog niza označen sa − REF<br />

veže na masu, a priključak označen sa + REF veže na stabilni naponski referentni izvor V<br />

REF<br />

,<br />

onda se na spojnim tačkama otpornika dobijaju naponi koji se dovode na invertorske krajeve<br />

komparatora:<br />

VREF<br />

1<br />

Vi<br />

= ( i− )<br />

(11.80)<br />

m 2<br />

je<br />

Analogni komparator poredi napone na svom neinvertorskom i invertorskom ulazu, i ako<br />

v<br />

+<br />

> v−<br />

daje na izlazu logičku jedinicu, a ako je v<br />

−<br />

> v+<br />

daje na izlazu logičku nulu. Dakle,<br />

124

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!