View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalna mikroelektronika
Z. Prijić
Elektronski fakultet NišKatedra za mikroelektroniku
Predavanja 2007.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
+
-Vout
R
2R
4R
8R20
21
22
23
RfIfD0
D1
D2
D3
Struje kroz otpornike:
Ii =V
23−iRi = 0, . . . 3 (1)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
Struje kroz otpornike se sabiraju i, zbog koncepta virtuelnemase, 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 brojemotpornika čije vrednosti otpornosti moraju biti preciznokontrolisane.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor R = 25kΩ, Rf = 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(
D1)
V(D
2)V(
D3)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-bitni binarni konvertor
V(D
out)
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
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzija4-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 nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
Vout = −If Rf = −(
52R
)2R = −5V (3)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
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:
Vout = −If Rf = −(
2, 52R
)2R = −2, 5V (4)
Neka je D1 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
Vout = −If Rf = −(
1, 252R
)2R = −1, 25V (5)
Neka je D0 na logičkom nivou HIGH (5V), a ostali ulazi nalogičkom nivou LOW (0V). Tada je:
Vout = −If Rf = −(
0, 6252R
)2R = −0, 625V (6)
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
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 jejednak 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:
115× 100 = 6, 67%
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
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 konverzijaUvod u programibilna logička kola
Digitalno-analogna konverzijaFiltar za rekonstrukciju
Filtar zarekonstrukciju
Ispravlja stepenasti izlaz iz DAC-a tako da se dobija kontinualnianalogni signal.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaDigital Signal Processing (DSP)
Sistemi za rad u realnom vremenu:
Filtar zarekonstrukciju
Anti-aliasingfiltar
Ulazni analognisignal
Sample and holdkolo
ADC
DSP
DACObrađeni izlazni analogni
signal
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaBlok šema mobilnog telefona
Pojačavač Filtar ADC
Pojačavač Filtar DAC
DSP
Kontrolnalogika
Tastatura Displej
RF sekcija
Antena
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Procesiranje digitalnih signalaDSP arhitektura
Mem
orija
za
poda
tke
CPU
Adresna magistrala
Magistrala podataka
Adresna magistrala
Magistrala instrukcija
Prog
ram
ska
mem
orija
DSP
CPU - Central Processing Unit.Ova arhitektura poznata je pod nazivom Harvard architecture.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Programibilna logička kola
Programibilna logička kola se dele na jednostavna (SimpleProgrammable Logic Devices - SPLD) i složena (ComplexProgrammable 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 konverzijaUvod u programibilna logička kola
PALŽeljena funkcija dobija se pregorevanjem osigurača
A A B B
X
Pregorivi osigurač
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod 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 jepregoreo
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod 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 konverzijaUvod u programibilna logička kola
PAL i GALMakroćelija
Izlazno ILI kolo se povezuje sa odred̄enim 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
PAL i GALMakroćelija
n Ulaz/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
PAL i GALMakroćelija
nUlaz/Izlaz
n I kola
Osigurač
Jedan ulaz isključivo ILI kola može se preko osiguračaprogramirati 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
PAL i GALOpšti blok dijagram SPLD kola
Ulazi Ulazi/IzlaziProgramibilni
I niz
Makroćelije
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
CPLD kola
CPLD kola se sastoje od višestrukih nizova SPLD kola kojisu med̄usobno povezani programibilnim vezama.Niz SPLD kola naziva se logički blok (Logic Array Block -LAB).Programibilna veza se označava sa PIA (ProgrammableInterconnection Array ) ili AIM (Advanced InteconnectionMatrix).
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička 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
CPLD kolaNajpoznatiji proizvod̄ači
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
FPGA kolaField Programmable Gate Array
Organizovana su matrično, pri čemu je osnovna ćelijakonfigurabilni logički blok (Configurable Logic Block -CLB).Konfigurabilni logički blokovi su med̄usobno povezaniprogramibilnim vezama.Na periferiji matrice se nalaze ulazno/izlazni blokovi.Koriste se za programiranje složenih i namenskih logičkihoperacija.
Z. Prijić Digitalna mikroelektronika
Digitalno-analogna konverzijaUvod u programibilna logička kola
Recommended