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/