Обоснование выбора элементов

Устройства сопряжения предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код требуемой разрядности, передачи цифрового кода в УВМ, приема от УВМ кодов управляющих сигналов и передачи их к объектам управления, преобразования цифровых кодов в аналоговые управляющие сигналы.

В общем случае УС состоит из аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), портов параллельного либо последовательного ввода — вывода, буферов, микросхем логики.

Аналого-цифровые преобразователи.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) предназначены для преобразования аналоговых (непрерывных) сигналов в цифровую форму. Преобразование аналогового сигнала происходит в определенные моменты времени, которые называются точками отсчета. Количество отсчетов за единицу времени определяет частоту дискретизации (преобразования), которая, в свою очередь, определяется быстродействием и условиями использования АЦП. Интервал времени между отсчетами Тотс и частота дискретизации fпр связаны соотношением:

Тотс = 1/fпр.

В измерительной технике для преобразования медленно меняющихся процессов частота преобразования может быть установлена небольшой — единицы Герц и менее. В устройствах, где требуется преобразовывать сигналы в масштабе реального времени, частота преобразования выбирается из условия достижения максимальной точности восстановления цифрового сигнала в аналоговую форму. Например, преобразование речевого сигнала в дискретную форму. При этом частота дискретизации определяется как fпр = 2Fмах, где Fмах — максимальная частота речевого сигнала.

Для обеспечения преобразования без искажений требуется выполнение условия:

tпр < Тотс,.

где tпр — время преобразования АЦП одного отсчета.

Основные параметры АЦП определяются также как и параметры ЦАП.

По принципу дискретизации и структуре построения АЦП делятся на две группы: 1-группа АЦП с применением ЦАП и 2-группа АЦП без ЦАП.

К первой группе относятся:

— АЦП последовательного счета (развёртывающего типа);

— АЦП последовательного приближения (поразрядного уравновешивания);

— следящий АЦП.

К второй группе относятся:

— АЦП прямого преобразования;

— АЦП двойного интегрирования;

— АЦП с применением генератора, управляемого напряжением (ГУН).

Каждый тип АЦП имеет свои достоинства и недостатки. На практике встречаются все выше перечисленные типы АЦП.

Цифро-аналоговый преобразователь.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения.

По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода.

По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные.

По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия.

Существующие аналоги

Устройства сопряжения оптические УСО-1, УСО-2.

Рисунок № 2 Оптическое устройство сопряжения.

Назначение Устройства предназначены для бесконтактного подключения компьютера к внешнему устройству, оснащенному оптическим портом, с целью дуплексного обмена информацией через интерфейс RS-232 (УСО-1) и USB (УСО-2).

Технические характеристики:

Питание — от последовательного порта компьютера или от порта USB;

Скорость обмена, бод.

Для COM-порта — от 300 до 19 200.

Для USB-порта — от 300 до 38 400;

Протяженность оптического канала связи (от передающего светодиода УСО-1 или УСО-2 до приемного устройства и обратно), мм — не более 100;

Диапазон рабочих температур, °С — от +5 до +40;

Средний срок службы, лет — не менее 15;

Масса, кг — не более 0,1.