Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі в складі мікропроцесорної управляючої системи

Аналого-цифрові й цифро-аналогові перетворювачі в складі мікропроцесорної управляючої системи.

Аналоговые периферийные устройства микроконтроллеров управляющих систем включают:

аналого-цифровые преобразователи (АЦП);

цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП);

генератор опорного напряжения;

аналоговые компараторы.

Аналоговый сигнал поступает на вход АЦП, как правило, через
аналоговый мультиплексор и, иногда, усилитель с программируемым коэффициентом усиления, со встроенной схемой слежения-захвата (track-and hold), обеспечивающей фиксацию преобразуемого сигнала на время преобразования. Кроме того, АЦП снабжен так называемым оконным детектором (Window Detector), позволяющим аппаратно определить, находится ли результат преобразования в пределах «окна», образованного двумя границами. В состав оконного детектора входят цифровой компаратор и две пары регистров границ: верхней и нижней. 3aгружая определенные значения в эти регистры, можно заставить цифровой компаратор генерировать флаг запроса прерывания от оконного детектора, когда результат преобразования лежит как внутри, так и снаружи «окна», образованного соответствующими границами. Кроме того, в состав АЦП может входить встроенный аналоговый датчик температуры.

В качестве источника, вызывающего запуск преобразователя, может быть выбран один из следующих:

• запись 1 в бит занятости преобразователя;

• переполнение одного из таймеров микроконтроллера;

• нарастающий фронт сигнала на внешнем входе запуска преобразователя.

Выход ЦАП представляет собой напряжение в диапазоне
0..V_REF(1-1/2^N) пропорциональное входному коду, где V_REF - опорное напряжение. Кроме собственно преобразователя ЦАП, схема содержит один или пару (когда разрядность преобразователя больше 8) регистров данных преобразователя, один или пару 8 разрядных регистров-защелок, мультиплексор синхронизации и выходной повторитель, выход которого подключен непосредственно к аналоговому выходу микроконтроллера.

С помощью мультиплексора синхронизации в качестве источника синхронизации можно выбрать импульс записи в регистр данных ЦАП или импульсы переполнения одного из таймеров микроконтроллера. В первом случае изменение напряжения на выходе будут происходить в моменты записи значений в регистр данных. Режим синхронизации от таймеров применяется для точной синхронизации при формировании аналогового сигнала, чтобы моменты изменения выходного напряжении преобразователя не зависели от переменного времени реакции процессора на прерывание. В этом случае изменение кода в регистрах-защелках преобразователя происходит точно в момент переполнения таймера, а в подпрограмме обработки прерывания от таймера следует
загрузить новое значение в регистры данных.