Источники питания сетевого напряжения на DIN-рейке MEAN WELL

Декодер Шеннона встречается с UART

Texas Instruments LMC555 TLV2371

Если вам нужно быстро и недорого преобразовать двоичное число в пропорциональное аналоговое напряжение, есть один отличный (и легко реализуемый удаленно) способ сделать это:

  1. Преобразуйте двоичное число в битовый поток младшим битом (LSB) вперед.
  2. Введите результирующий поток в RC-цепочку с постоянной времени
  3. RC = T/ln2, где T – интервал между битами.
  4. Зафиксируйте конечное интегрированное напряжение в конце входной строки битов с помощью устройства выборки-хранения (УВХ).

Этот метод концептуально представлен в виде ЦАП на основе декодера Шеннона (Shannon decoder DAC, SDD) [1] на Рисунке 1.

Концепция ЦАП на основе декодера Шеннона.
Рисунок 1. Концепция ЦАП на основе декодера Шеннона.

Применение концепции декодера Шеннона к реализации ЦАП (или нескольких ЦАП) выгодно отличается рядом полезных фактов:

  1. Преобразование двоичных чисел в битовый поток и вывод младшим битом вперед – это именно то, что выполняет функция стандартного универсального асинхронного приемопередатчика (UART).
  2. UART недороги и широко доступны либо как внешние периферийные устройства RS-232 для ПК с управлением от USB (обычно с использованием популярных наборов микросхем, подобных FTDI, или же в виде готовых кабельных сборок), либо как внутренние периферийные устройства популярных микроконтроллеров (в TM4C123x их целых восемь!)
SDD с 5-вольтовыми уровнями асинхронных последовательных данных.
Рисунок 2. SDD с 5-вольтовыми уровнями асинхронных последовательных данных.

На Рисунке 2 показан SDD для асинхронных последовательных данных c 5-вольтовыми уровнями, которые мог бы выводить UART микроконтроллера, а на Рисунке 3 – его временная диаграмма. Вот как это работает.

Временная диаграмма преобразования SDD для 5-вольтовых логических уровней.
Рисунок 3. Временная диаграмма преобразования SDD для 5-вольтовых
логических уровней.

Последовательная передача байтов (при T = 8.68 мкс = 115200 бод) для цифро-аналогового преобразования выполняется в соответствии со стандартным форматом UART и начинается со стартового бита «0». Это запускает таймер U2 555 через коммутатор U1a и начинает цикл преобразования

переключая коммутатор U1b для изоляции запоминающего конденсатора C2 (который хранит результат предыдущего преобразования) и подключения конденсатора выборки C1 к входному интегрирующему резистору R1. Обратите внимание, что постоянная времени

по существу идентична теоретической постоянной времени Шеннона T/ln(2) и при использовании компонентов с указанными номиналами отличается от идеальной всего на 0.13%. (Здесь поправка RON(U1c + U1b) учитывает сопротивления открытых коммутаторов U1c и U1b).

Коммутатор U1c преобразует логические уровни в уровни, определяемые опорным напряжением микросхемы U4, и подает результирующий битовый поток с точными уровнями 0/+5.0 В в цепь R1C1. Процесс преобразования продолжается в течение времени 8T = 69.4 мкс. Затем уровень сигнала CNV на выходе таймера U2 вновь становится низким, заставляя коммутатор U1b передать накопленный на C1 заряд результата преобразования в конденсатор C2, а оттуда на выход повторителя напряжения U3 с единичным усилением.

После этого U2 сбрасывается, подготавливая схему к ответу на следующий цикл ввода данных, когда приходит следующий стартовый бит, завершающий процесс:

Легко достижимы более высокие скорости передачи данных и меньшее время преобразования.

SDD, модифицированный для уровней и полярности сигналов интерфейса RS-232.
Рисунок 4. SDD, модифицированный для уровней и полярности сигналов интерфейса RS-232.

Биполярные уровни сигналов интерфейса RS-232 с их превосходной помехоустойчивостью также могут быть легко адаптированы с помощью другой конфигурации интерфейсных коммутаторов U1a и U1c, показанной на Рисунке 4.

Получившаяся в результате этих изменений временная диаграмма преобразования приведена на Рисунке 5.

Временная диаграмма преобразования SDD для сигналов с уровнями RS-232.
Рисунок 5. Временная диаграмма преобразования SDD для сигналов
с уровнями RS-232.

Ссылка

  1. Stephen Woodward. Декодер Шеннона: (намного) более быстрая альтернатива ШИМ ЦАП

Материалы по теме

  1. Datasheet NXP 74HC4053
  2. Datasheet Microchip LM4040
  3. Datasheet Texas Instruments LMC555
  4. Datasheet Texas Instruments TLV2371

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Shannon decoder DAC meets UART

68 предложений от 36 поставщиков
Тактовые кнопки.Вес брутто: 0.05Транспортная упаковка: размер/кол-во: 47*35*40.5/10000Высота, мм: 2Ширина, мм: 3Номинальный ток, мА: 50Диапазон рабочих температур, °C: -25…+80Номинальное напряжение, В: 12...
Триема
Россия
BZCN-TSA010A2518A04
2.00 ₽
ChipWorker
Весь мир
LMC555M/TR
5.48 ₽
Akcel
Весь мир
LMC555M/TR
от 14 ₽
LIXINC Electronics
Весь мир
LMC555IMX/NOPB
Texas Instruments
от 62 ₽
Электронные компоненты. Скидки 15%, кэшбэк 15% и бесплатная доставка от ТМ Электроникс
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя