Click here to load reader

Elektronski fakultet Niš Katedra za mikroelektro · PDF fileDigitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logiˇcka kola PAL i GAL Makrocelija´ n Ulaz/Izlaz n I kola Osigura

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Elektronski fakultet Niš Katedra za mikroelektro · PDF fileDigitalno-analogna...

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalna mikroelektronika

    Z. Prijić

    Elektronski fakultet Niš Katedra za mikroelektroniku

    Predavanja 2007.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni binarni konvertor

    +

    - Vout

    R

    2R

    4R

    8R 20

    21

    22

    23

    RfIf D0

    D1

    D2

    D3

    Struje kroz otpornike:

    Ii = V

    23−iR i = 0, . . . 3 (1)

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni binarni konvertor

    Struje kroz otpornike se sabiraju i, zbog koncepta virtuelne mase, daju struju If tako da je:

    Vout = −Rf If (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 precizno kontrolisane.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni binarni konvertor R = 25kΩ, Rf = 10kΩ

    0µs 2µs 4µs 6µs 8µs 10µs 12µs 14µs 16µs 0.0V

    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

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni binarni konvertor

    V( D

    ou 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

    0.0V 0000

    0001

    1110

    1111

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni R/2R konvertor

    +

    - Vout

    R

    2R Rf=2RIf

    D2 D3

    R

    D1

    R

    D0

    2R

    2R2R2R

    Neka je D3 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi na logičkom nivou LOW (0V). Tada je:

    Vout = −If Rf = − (

    5 2R

    ) 2R = −5V (3)

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija 4-bitni R/2R konvertor

    Neka je D2 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi na logičkom nivou LOW (0V). Tada je:

    Vout = −If Rf = − (

    2, 5 2R

    ) 2R = −2, 5V (4)

    Neka je D1 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi na logičkom nivou LOW (0V). Tada je:

    Vout = −If Rf = − (

    1, 25 2R

    ) 2R = −1, 25V (5)

    Neka je D0 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi na logičkom nivou LOW (0V). Tada je:

    Vout = −If Rf = − (

    0, 625 2R

    ) 2R = −0, 625V (6)

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija Osobine digitalno-analognih konvertora (DAC)

    Rezolucija: Izražava se kao recipročna vrednost broja diskretnih 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-bitni DAC je broj diskretnih nivoa na izlazu 15 (24 − 1), pa je rezolucija:

    1 15 × 100 = 6, 67%

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija Osobine digitalno-analognih konvertora (DAC)

    Tačnost: Izražava se kao procenat punog opsega izlaznog napona. Idealno, tačnost bi trebala da bude ±1/2 napona koji odgovara najmanje značajnom bitu (LSB). Na primer, za 8-bitni DAC je napon koji odgovara najmanje značajnom bitu jednak 0, 392% punog opsega izlaznog napona (100%/(28 − 1)). To znači da bi tačnost trebalo da bude približno ±0, 2%. Linearnost: Odstupanje od idealno prave linije na izlazu DAC-a. Monotonost: DAC ne pravi korake unazad prilikom konverzije Vreme stabilizacije (Settling time): Vreme koje protekne od trenutka promene stanja na ulazu do uspostavljanja stabilnog stanja u granicama ±1/2LSB na izlazu.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Digitalno-analogna konverzija Filtar za rekonstrukciju

    Filtar za rekonstrukciju

    Ispravlja stepenasti izlaz iz DAC-a tako da se dobija kontinualni analogni signal.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Procesiranje digitalnih signala Digital Signal Processing (DSP)

    Sistemi za rad u realnom vremenu:

    Filtar za rekonstrukciju

    Anti-aliasing filtar

    Ulazni analogni signal

    Sample and hold kolo

    ADC

    DSP

    DAC Obrađeni izlazni analogni

    signal

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Procesiranje digitalnih signala Blok šema mobilnog telefona

    Pojačavač Filtar ADC

    Pojačavač Filtar DAC

    DSP

    Kontrolna logika

    Tastatura Displej

    RF sekcija

    Antena

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    Procesiranje digitalnih signala DSP arhitektura

    M em

    or ija

    z a

    po da

    tk e

    CPU

    Adresna magistrala

    Magistrala podataka

    Adresna magistrala

    Magistrala instrukcija

    Pr og

    ra m

    sk a

    m em

    or ija

    DSP

    CPU - Central Processing Unit. Ova arhitektura poznata je pod nazivom Harvard architecture.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod 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) i GAL (Generic Array Logic). PAL kola su OTP (One-Time Programming), a GAL kola se mogu reprogramirati.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL Željena funkcija dobija se pregorevanjem osigurača

    A A B B

    X

    Pregorivi osigurač

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL Programirano 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 konverzija Uvod u programibilna logička kola

    GAL Željena 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 konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL i GAL Makroćelija

    Izlazno ILI kolo se povezuje sa odred̄enim logičkim kolima i time se formira makroćelija (macrocell).

    n

    Invertor sa 3 stanja

    Izlazn I kola

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL i GAL Makroćelija

    n Ulaz/Izlazn I kola

    Kada se izlaz koristi kao ulaz invertor sa 3 stanja biva otkačen i signal se preko bafera prenosi ka I kolima.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL i GAL Makroćelija

    n Ulaz/Izlaz

    n I kola

    Osigurač

    Jedan ulaz isključivo ILI kola može se preko osigurača programirati tako da bude na logičkom nivou HIGH ili LOW. Na taj način se iza isključivo ILI kola pojavljuje invertovan ili neinvertovan signal ILI kola.

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    PAL i GAL Opšti blok dijagram SPLD kola

    Ulazi Ulazi/Izlazi Pr og ra m ib iln i

    I ni z

    M ak ro će lij e

    Z. Prijić Digitalna mikroelektronika

  • Digitalno-analogna konverzija Uvod u programibilna logička kola

    CPLD kola

    CPLD kola se sastoje od višestrukih nizova SPLD kola koji su med̄usobno 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 konverzija Uvod u programibilna logička kola

    CPLD kola Opšti blok di

Search related