Адресное пространство – это совокупность адресов, которые могут быть сформированы процессором.

Пример распределения АП устройства Микропроцессорный контроллер МПК радиостанции РС-46Мприведён в таблице 5.1.1. Диапазон доступных адресов М определяется числом 2ⁿ, где n – разрядность адресной шины. Для 16-разрядной шины М = 65535 (64 К). АП используется блоками ОЗУ, ПЗУ, РПЗУ, стековой памятью и внешними устройствами ВУ (последовательным ПОСЛ и параллельным ПАР интерфейсами, буфером данных БФД, буфером данных/приёмником сигналов контроля БФД/ПСК). Распределение АП между памятью и ВУ осуществляется при разработке системы. При этом адреса могут занимать всё АП или его часть.

Таблица 5.1.1 Распределение АП устройства МПК радиостанции РС-46М

26)Принцип аналого-цифрового преобразования

При АЦП осуществляются: 1) Дискретизация (определение величины сигнала в момент подачи тактового импульса). Частота дискретизации определяется по теореме Котельникова (любой непрерывный аналоговый сигнал с ограниченным спектром может быть представлен своими отсчётами, частота повторения которых превышает максимальную частоту спектра сигнала не менее, чем в два раза). 2) Квантование(дискретные значения отсчётов заменяются ближайшими к ним уровнями квантова-ния, номера которых 1, 2, … и расстояние между которыми равно шагу квантования ∆). При квантовании возникает ошибка квантования, не превышающая ∆/2 - половины шага квантования. 3) Кодирование(десятичные номера уровней квантования представляются двоичным кодом). (См. лист 30 альбома).

При кодировании сигналов ТЧ 0,3 – 3,4 кГц частота дискретизации 8 кГц, число уровней квантования – 128, каждый отсчёт представляется восемью битами, поэтому для передачи оцифрованной речи требуется скорость передачи 64 кбит/с. При такой скорости передачи требуется полоса пропускания канала связи не менее 32 кГц (реально 40 кГц) вместо 3,1 кГц, требуемой при аналоговой передаче.

27)ЦАП с прецизионной резисторной матрицей

ЦАП (см. рисунок 6.1.1) содержит: прецизионную резисторную матрицу, которая формирует эталонные токи; ключи для их коммутации согласно входному коду; опе-рационный усилитель ОУ для преобразования сумм эталонных токов в выходное на-пряжение, прецизионный (высокостабильный) источник опорного напряжения.

Резисторная матрица выполнена на резисторах, сопротивление которых удваива-ется при переходе от старшего разряда к младшему. При этом эталонный ток умень-шается, соответственно, в два раза. Например, если для первого разряда значение тока I₁ = 1 мА, то для второго I₂ = 0,5 мА, для третьего I₃ = 0,25 мА и т. д.

Ключи К1, К2… управляются логическими уровнями, соответствующими коду от-счёта. Прецизионные токи разрядов суммируются в соответствии с весами разрядов и значениями разрядов кода Х₁…Хn. (Значение разряда кода равно «0» в нижнем положении ключа и - «1» в верхнем положении).

Рисунок 6.1.1 - ЦАП с прецизионной резисторной матрицей

Выходное напряжение ЦАП U_ВЫХ определяется через произведение величины опорного напряжения U_ОП на сумму произведений значений разрядов кода X_k на вес соответствующего разряда 2^-k и рассчитывается по выражению:

U_ВЫХ = -U_ОП X_k×2^-k . (6.1)

При использовании инверсного входа ОУ выходное напряжение будет отрица-тельным, при использовании прямого входа – положительным.

Пример. Рассчитать напряжение на выходе ЦАП при преобразовании шестираз-рядного кода Х = 101011. Величина опорного напряжения Uоп = 10 В.

На основании выражения (6.1) имеем:

Основной недостаток рассмотренного ЦАП – это огромный диапазон сопротивлений матрицы, особенно при большой разрядности входного кода.

28)ЦАП с резисторной матрицей R-2R

Рисунок 6.1.2 – схема 4-х разрядного ЦАП на основе матрицы R-2R

На рисунке 6.1.2 приведена схема 4-х разрядного ЦАП на основе матрицы R-2R и ключей. На резисторную матрицу подаётся опорное напряжение Uоп = U_REF от пре-

цизионного источника. Правому положению ключа соответствует «1» в данном раз-

ряде входного кода, левому – «0». Первым (самым левым) ключом коммутируется ток величиной U_REF/2R, вторым ключом – ток U_REF/4R, третьим – ток U_REF/8R, чет-вёртым – ток U_REF/16R. То есть токи, коммутируемые соседними ключами разли-чаются в два раза, также, как веса разрядов двоичного кода.

Коммутируемые токи суммируются на инверсном ходе ОУ с сопротивлением в це-пи обратной связи R_ОС = R и преобразуются им в отрицательное выходное напряже-ние, определяемое по выражению, аналогичному выражению (6.2)

Выходное напряжение ЦАП U_ВЫХ определяется через произведение величины опорного напряжения U_REF на сумму произведений значений разрядов кода X_k на вес соответствующего разряда 2^-k и рассчитывается по выражению (6.2), аналогичному выражению (6.1):

U_ОП = -U_REF X_k×2^-k. (6.2)

Достоинство ЦАП с резисторной матрицей R-2R – малый диапазон сопротивлений матрицы.

30)Компараторы сигналов (аналоговые компараторы)

Аналоговый компаратор АК – это схема сравнения с двумя входами, прямым «+» и инверсным «-», и цифровым выходом, которая служит для определения момента ра-венства двух аналоговых сигналов. АК могут выполняться на основе операционных ОУ или дифференциальных ДУ усилителей (см. рисунки 6.1.7, а, в). Выходное напряжение в момент равенства двух входных напряжений переключается из одного предельного состояния в другое. При двухполярном питании Е_К предельные состо-яния практически совпадают с напряжениями питания Е_К (см. рисунки 6.1.7, б, г).

Рисунок 6.1.7, – Аналоговые компараторы, выполненные на ОУ или ДУ: а)одновходовый АК; б)процессы в нём; в)двухвходовый АК; г)процессы в нём.

Выходной сигнал интегральных компараторов выдаётся логическими уровнями «0» или «1» в момент подачи строб-импульса (строба). Принципиальная схема, цоколёвка сдвоенного компаратора 521СА1 и графики процессов в нём приведены на рисунке 6.1.8. Из графиков видно: скорость отклика тем больше, чем больше превышение входного напряжения над опорным.

31)AЦП пapaллeльнoгo типa

Такой АЦП – наиболее быстродействующий, он осуществляет аналого-цифровое преобразование за один такт, однако характеризуется наибольшей сложностью.

AЦП параллельного типа содержит (см. рисунок 6.1.6) источник опорного напряжения Uo, резисторный делитель напряжения, аналоговые компараторы , число которых равно числу выходов резисторного делителя, приоритетный шифратор PRCD, логические элементы 2ИЛИ-НЕ и выходной регистр.

Из опорного напряжения резисторным делителем напряжения формируется (см. рисунок 6.1.6) 256 уровней квантования Uo(i), с каждым из которых сравнивается входное напряжение U_ВХ. Для любoгo вxoднoгo нanpяжeния в диanaзoнe (0 .. ¦Uo¦ = 2,048 В) нaйдётcя тaкoй i-ый кoмnapaтop, для которого U_ВХ ≥ Uo(i).

Рисунок 6.1.6 - АЦП параллельного типа

B этoм cлyчae нa выxoдe этoгo кoмnapaтopa нanpяжeний и нa выxoдax вcex кoмna-paтopoв c нoмepaми мeньшими i noявитcя "1", a нa выxoдax ocтaльныx "0". Шифpaтop PRCD cфopмиpyeт двoичный кoд, paвный нaивыcшeмy нoмepy вxoдa, нa кoтopoм eщe npиcyтcтвyeт eдиницa. Пoлyчeнный кoд чepeз логические элементы 2ИЛИ-НЕ запоминаются в выxoднoм peгиcтpe при подаче на их вторые входы сигнала М0.

Bpeмя npeoбpaзoвaния Tnp npимepнo нa nopядoк мeньшe, чeм y AЦП nocлeдoвa-тeльныx npиближeний и на два порядка меньше, чем у АЦП следящего типа. Пo схе- ме АЦП параллельного типа выnoлняютcя ИМС 1107ПB1 - 1107ПB5.

32)AЦП пopaзpяднoгo уpaвнoвeшивaния

Быстродействие AЦП пopaзpяднoгo уpaвнoвeшивaния меньше (примерно в 10 раз),

чем у АЦП параллельного типа, но схема значительно проще. По сравнению с АЦП следящего типа он несколько сложнее, но быстродействие значительно больше. Такой АЦП применён в плате ВВС устройства ПГС радиостанции РС-46М. Число тактов, необходимых для получения кода отсчёта, равно числу разрядов выходного кода.

Структурная схема АЦП приведена на рисунке 6.1.10.

а б

Рисунок 6.1.10 – АЦП поразрядного уравновешивания: структурная схема; б) принципиальная схема АЦП платы ВВС устройства ПГС радиостанции РС-46М

(D1 - ОУ, усиливает входной сигнал INF с 1..2,5 В до 12 В; D2 – ИМС АЦП)

При поразрядном уравновешивании напряжение на выходе ЦАП изменяется не на один шаг квантования с поступлением каждого тактового импульса, а на величины, уменьшающиеся с каждым тактовым импульсом от максимального U_ОП/2 до мини-мального, равного шагу квантования.