Разработка Simulink-модели АЦП поразрядного взвешивания | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №22 (208) июнь 2018 г.

Дата публикации: 31.05.2018

Статья просмотрена: 997 раз

Библиографическое описание:

Новиков, А. В. Разработка Simulink-модели АЦП поразрядного взвешивания / А. В. Новиков, А. А. Азизов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 22 (208). — С. 169-173. — URL: https://moluch.ru/archive/208/50876/ (дата обращения: 05.03.2021).



Настоящая статья посвящена реализации одного из основных методов аналого-цифрового преобразования — метода поразрядного взвешивания. Разработана программная модель такого аналого-цифрового преобразователя в среде моделирования Matlab пакета расширения Simulink. Область применения разработанной модели — электронное образование с использованием вычислительной техники.

Ключевые слова: аналого-цифровое преобразование, электронные образовательные системы, компьютерное моделирование систем и устройств.

В настоящей статье представлен результат реализации аналого-цифрового преобразователя (АЦП) поразрядного взвешивания. Такие преобразователи являются базовыми при конструировании более сложных АЦП и находят широкое применение, поскольку системы управления ориентированы на передачу информации от источников (датчиков, измерительных преобразователей и т. д.) к получателям (исполнительным механизмам, регистраторам и т. д.) разной природы.

В качестве прототипа были использованы схемы из [1] и [2]. К методическим недостаткам при составлении описания к схемам прототипов можно указать недостаточно подробную схему формирующего регистра (Register на рис. 1).

В данной работе реализована Simulink-модель АЦП поразрядного взвешивания с подробной разверткой всех подсистем: в первую очередь, формирующего регистра и далее кольцевого регистра, делителя частоты на два и вспомогательного ЦАП.

Рис. 1. Simulink-модель аналого-цифрового преобразователя поразрядного взвешивания

Рис. 2. Общеизвестная схема делителя частоты на два (DividerBy2 на рис. 1)

Рис. 3. Общеизвестная схема кольцевого регистра (Circular-Shift Register на рис. 1), построенная на D-триггерах

Рис. 4. Спроектированная авторами схема регистра, формирующего код согласно логике поразрядного взвешивания (Register на рис. 1)

Рис. 5. Схема вспомогательного цифро-аналогового преобразователя (DAC на рис. 1)

Рис. 6. Спроектированная авторами схема формирователя JK сигналов (JK-transformer, рис. 1) для JK-триггеров схемы управления формирующего регистра

Вход CLR_CUR предназначен для сброса в ноль текущего выхода формирующего регистра. При подаче на этот вход логической единицы на выходе J формируется логический ноль, а выход K при этом будет совпадать с входом IN. Согласно логике работы JK-триггеров такая комбинация JK-входов соответствует выходу триггера либо ноль (если K=1), либо предыдущему значению (если K=0). Таким образом, регистр либо сбрасывает текущее значение в ноль (если до сброса там была единица, т. е. K=IN=1), либо оставляет его незименным (если до сброса там был ноль, т. е. K=IN=0).

Вход CLR_ALL предназначен для безусловного сброса всех выходов регистра.

На вход IN поступает текущий бит с выхода кольцевого регистра.

Рис. 7. Пример осциллограммы с выхода формирователя опорного напряжения (Reference на рис. 1), соответствующей двум циклам преобразования, а также импульса Start.

Передний фронт импульсов Start определяет момент выборки сформированного битового кода (Sample-and-Hold на рис. 1). Одновременно логический уровень 1 импульсов Start разрешает сброс формирующего регистра по заднему фронту тактовых импульсов (рис. 9, Clock).

Рис. 8. Пример осциллограммы с выхода формирователя опорного напряжения (Reference на рис. 1), соответствующей двум циклам преобразования, а также импульса Clock/2.

Импульс Clock/2 соответствует тактовым импульсам Clock с частотой, поделенной на два делителем частоты (рис. 2).

Рис. 9. Пример осциллограммы с выхода формирователя опорного напряжения (Reference на рис. 1), соответствующей двум циклам преобразования, а также тактовых импульсов Clock.

Из рис. 9 видно, что сброс формирующего регистра происходит по заднему фронту тактовых импульсов.

Результаты проделанной работы будут внедрены в комплект компьютерных лабораторных работ на кафедре радиотехнических систем ТУСУРа (г. Томск).

Литература:

1. Акулиничев Ю. П., Теория электрической связи: Учебно-методическое пособие для проведения лабораторных работ и cамостоятельной работы [Электронный ресурс] / Акулиничев Ю. П. — Томск: ТУСУР, 2015. — 124 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/5860.

2. Фрейман В. И. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В СОСТАВЕ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ // Современные наукоемкие технологии. — 2016. — № 8–2. — С. 270–274; URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36142 (дата обращения: 14.05.2018).

Основные термины (генерируются автоматически): формирующий регистр, поразрядное взвешивание, аналого-цифровой преобразователь, импульс, кольцевой регистр, опорное напряжение, цикл преобразования, DAC, аналого-цифровое преобразование, задний фронт.


Ключевые слова

аналого-цифровое преобразование, электронные образовательные системы, компьютерное моделирование систем и устройств

Похожие статьи

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Аналого-цифровое преобразование играет важную роль в современной электронной индустрии. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Расчет нелинейностей аналого-цифрового преобразователя

Конвертацию осуществляет специальное устройство — аналого-цифровой преобразователь. Такое преобразование содержит в себе погрешности, и тем она меньше, чем больше общая точность АЦП.

Программирование синусоидального и пилообразного сигналов...

ЦАП (DAC) – цифро-аналоговый преобразователь, устройство для преобразования входного дискретного (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал. ЦАП является интерфейсом между дискретным цифровым миром и реальным аналоговым.

Сравнение мультибитных и дельта-сигма-цифроаналоговых...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале... Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

аналого-цифровой преобразователь, АЦП, учебный компьютерный измерительный комплекс, аналоговые датчики, виртуальная измерительная система, виртуальный прибор.

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

АЦП на основе ФАПЧ | Статья в журнале «Молодой ученый»

АЦП преобразует аналоговый сигнал (напряжение) в дискретный код (цифровой сигнал), над которым впоследствии выполняются определенные действия.

Аналого-цифровое преобразование тесно переплетается с понятием измерения.

Выбор АЦП для цифрового радиоприемника | Статья в сборнике...

Так как сигнал с антенны поступает в аналоговом виде, то используется АЦП, для его преобразования в цифровой формат [1]. Как и любое другое электронное средство, АЦП обладает некоторыми характеристиками.

Ключевые слова: аналого-цифровой преобразователь...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Основные термины (генерируются автоматически): аналого-цифровое преобразование, входной сигнал, непрерывная функция, аналоговый сигнал...

Цифровые импульсные преобразователя напряжения под...

АЦП преобразует аналоговый сигнал (напряжение) в дискретный код (цифровой сигнал)...

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Похожие статьи

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Аналого-цифровое преобразование играет важную роль в современной электронной индустрии. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Расчет нелинейностей аналого-цифрового преобразователя

Конвертацию осуществляет специальное устройство — аналого-цифровой преобразователь. Такое преобразование содержит в себе погрешности, и тем она меньше, чем больше общая точность АЦП.

Программирование синусоидального и пилообразного сигналов...

ЦАП (DAC) – цифро-аналоговый преобразователь, устройство для преобразования входного дискретного (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал. ЦАП является интерфейсом между дискретным цифровым миром и реальным аналоговым.

Сравнение мультибитных и дельта-сигма-цифроаналоговых...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале... Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Аналого-цифровой преобразователь как базовый элемент...

аналого-цифровой преобразователь, АЦП, учебный компьютерный измерительный комплекс, аналоговые датчики, виртуальная измерительная система, виртуальный прибор.

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

АЦП на основе ФАПЧ | Статья в журнале «Молодой ученый»

АЦП преобразует аналоговый сигнал (напряжение) в дискретный код (цифровой сигнал), над которым впоследствии выполняются определенные действия.

Аналого-цифровое преобразование тесно переплетается с понятием измерения.

Выбор АЦП для цифрового радиоприемника | Статья в сборнике...

Так как сигнал с антенны поступает в аналоговом виде, то используется АЦП, для его преобразования в цифровой формат [1]. Как и любое другое электронное средство, АЦП обладает некоторыми характеристиками.

Ключевые слова: аналого-цифровой преобразователь...

Аналого-цифровое преобразование | Статья в журнале...

Основные термины (генерируются автоматически): аналого-цифровое преобразование, входной сигнал, непрерывная функция, аналоговый сигнал...

Цифровые импульсные преобразователя напряжения под...

АЦП преобразует аналоговый сигнал (напряжение) в дискретный код (цифровой сигнал)...

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) позволяет получить цифровой код из непрерывного входного аналогового сигнала.

Задать вопрос