da konverzija dac
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
1/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalna mikroelektronika
Z. Prijić
Elektronski fakultet NišKatedra za mikroelektroniku
Predavanja 2007.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
http://find/http://goback/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
2/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
+
-
V out
R
2 R
4 R
8 R
20
21
22
23
R f
I f
D0
D1
D2
D3
Struje kroz otpornike:
I i = V
23−i Ri = 0, . . . 3 (1)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
3/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
Struje kroz otpornike se sabiraju i, zbog koncepta virtuelnemase, daju struju I f tako da je:
V out = − R f I f (2)
Izlazni napon je proporcionalan zbiru binarnih težina na ulazu.Nedostatak konverzije ogleda se u potrebi za velikim brojem
otpornika čije vrednosti otpornosti moraju biti preciznokontrolisane.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
4/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor R = 25kΩ, R f = 10kΩ
0µs 2µs 4µs 6µs 8µs 10µs 12µs 14µs 16µs0.0V
5.0V
0.0V
5.0V
0.0V
5.0V
0.0V
5.0V
V ( D
0 )
V ( D
1 )
V ( D
2 )
V ( D
3 )
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
http://find/http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
5/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
V ( D
o u t )
0µs 2µs 4µs 6µs 8µs 10µs 12µs 14µs 16µs-4.0V
-3.6V
-3.2V
-2.8V
-2.4V
-2.0V
-1.6V
-1.2V
-0.8V
-0.4V
0.0V0000
0001
1110
1111
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Di i l l k ij
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
6/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni R/2R konvertor
+
-
V out R
2 R R
f =2 R I
f
D2
D3
R
D1
R
D0
2 R
2 R2 R2 R
Neka je D3 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
V out = − I f R f = −
5
2 R
2 R = −5V (3)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Di it l l k ij
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
7/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni R/2R konvertor
Neka je D2 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
V out = − I f R f = −
2, 5
2 R
2 R = −2, 5V (4)
Neka je D1 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
V out = − I f R f = −
1, 25
2 R
2 R = −1, 25V (5)
Neka je D0 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
V out = − I f R f = −
0, 625
2 R
2 R = −0, 625V (6)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno analogna konverzija
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
8/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzijaOsobine digitalno-analognih konvertora (DAC)
Rezolucija: Izražava se kao recipročna vrednost brojadiskretnih nivoa na izlazu. Broj diskretnih nivoa na izlazu je
jednak broju bitova na ulazu umanjenom za jedan.Rezolucija se izražava u procentima. Na primer, za 4-bitniDAC je broj diskretnih nivoa na izlazu 15 (24 − 1), pa jerezolucija:
1
15 × 100
= 6
,67%
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno analogna konverzija
http://find/http://goback/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
9/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzijaOsobine digitalno-analognih konvertora (DAC)
Tačnost: Izražava se kao procenat punog opsega izlaznognapona. Idealno, tačnost bi trebala da bude ±1/2 naponakoji odgovara najmanje značajnom bitu (LSB). Na primer,za 8-bitni DAC je napon koji odgovara najmanje značajnombitu jednak 0, 392% punog opsega izlaznog napona(100%/(28 − 1)). To znači da bi tačnost trebalo da budepribližno ±0, 2%.Linearnost: Odstupanje od idealno prave linije na izlazuDAC-a.
Monotonost: DAC ne pravi korake unazad prilikomkonverzijeVreme stabilizacije (Settling time ): Vreme koje protekneod trenutka promene stanja na ulazu do uspostavljanjastabilnog stanja u granicama ±1/2LSB na izlazu.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
10/25
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzijaFiltar za rekonstrukciju
Filtar za
rekonstrukci ju
Ispravlja stepenasti izlaz iz DAC-a tako da se dobija kontinualni
analogni signal.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
11/25
Digitalno analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaDigital Signal Processing (DSP)
Sistemi za rad u realnom vremenu:
Filtar za
rekonstrukciju
Anti-aliasing
filtar
Ulazni analogni
signalSample and hold
koloADC
DSP
DACObrađeni izlazni analogni
signal
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
12/25
Digitalno analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaBlok šema mobilnog telefona
Pojačavač Filtar ADC
Pojačavač Filtar DAC
DSP
K ontr olna
logikaTastatura Displej
RF sekcija
Antena
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
13/25
g ta o a a og a o e jaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaDSP arhitektura
M e m o r i j a z a p o d a t k e
CPU
Adresna magistrala
Magistrala podataka
Adresna magistrala
Magistrala instrukcija
P r o g r a m s k a m e m o r i j a
DSP
CPU - Central Processing Unit .Ova arhitektura poznata je pod nazivom Harvard architecture .
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/http://goback/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
14/25
g g jUvod u programibilna logička kola
Programibilna logička kola
Programibilna logička kola se dele na jednostavna (Simple Programmable Logic Devices - SPLD) i složena (Complex
Programmable Logic Devices - CPLD).SPLD kola se dele na PAL (Programmable Array Logic ) iGAL (Generic Array Logic ).
PAL kola su OTP (One-Time Programming ), a GAL kola semogu reprogramirati.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/http://goback/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
15/25
g g jUvod u programibilna logička kola
PALŽeljena funkcija dobija se pregorevanjem osigurača
A A B B
X
Pregorivi osigurač
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzija
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
16/25
Uvod u programibilna logička kola
PALProgramirano PAL kolo u pojednostavljenoj notaciji
A
A
B
B
X=AB+AB+AB
Broj ulaza u I kolo
2
2
2
Osigurač postoji
Osigurač je
pregoreo
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaU d ibil l iˇk k l
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
17/25
Uvod u programibilna logička kola
GALŽeljena funkcija dobija se programiranjem tranzistora (EEPROM tehnologija)
A A B B
X
V +
R
V + R
V +
R
V +
R
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaU d ibil l iˇk k l
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
18/25
Uvod u programibilna logička kola
PAL i GALMakroćelija
Izlazno ILI kolo se povezuje sa odre d̄enim logičkim kolima itime se formira makroćelija (macrocell ).
n
Invertor sa 3 stanja
Izlazn I kola
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
19/25
Uvod u programibilna logicka kola
PAL i GALMakroćelija
nUlaz/Izlazn I kola
Kada se izlaz koristi kao ulaz invertor sa 3 stanja biva otkačen isignal se preko bafera prenosi ka I kolima.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
20/25
Uvod u programibilna logicka kola
PAL i GALMakroćelija
n
Ulaz/Izlazn I kola
Osigurač
Jedan ulaz isključivo ILI kola može se preko osigurača
programirati tako da bude na logičkom nivou HIGH ili LOW. Nataj način se iza isključivo ILI kola pojavljuje invertovan ilineinvertovan signal ILI kola.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
21/25
Uvod u programibilna logicka kola
PAL i GALOpšti blok dijagram SPLD kola
Ulazi Ulazi/Izlazi
P r o g r a m i b i l n i
I n i z
M a k r o ć e l i j e
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
22/25
Uvod u programibilna logicka kola
CPLD kola
CPLD kola se sastoje od višestrukih nizova SPLD kola kojisu me d̄usobno povezani programibilnim vezama.
Niz SPLD kola naziva se logički blok (Logic Array Block -LAB).
Programibilna veza se označava sa PIA (Programmable Interconnection Array ) ili AIM (Advanced Inteconnection Matrix ).
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/http://goback/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
23/25
Uvod u programibilna logicka kola
CPLD kolaOpšti blok dijagram CPLD kola
PIA
LAB
LAB
LAB
LAB
LAB
LAB
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
24/25
p g g
CPLD kolaNajpoznatiji proizvo d̄ači
Altera (familije MAX II, MAX 3000, MAX 7000, ...).Xilinx (familije CoolRunner II, CoolRunner XPLA3,XC9500, ...).
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
http://find/
-
8/19/2019 DA Konverzija DAC
25/25
p g g
FPGA kolaField Programmable Gate Array
Organizovana su matrično, pri čemu je osnovna ćelijakonfigurabilni logički blok (Configurable Logic Block -CLB).
Konfigurabilni logički blokovi su me d̄usobno povezaniprogramibilnim vezama.
Na periferiji matrice se nalaze ulazno/izlazni blokovi.
Koriste se za programiranje složenih i namenskih logičkih
operacija.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
http://find/