Аналоговой информации

объединяет до 30 бескорпусных микросхем (см. 1.5). Электрические схемы аналоговой аппаратуры содержат много элементов, конструктивное исполнение которых в виде структур полупроводниковых или пленочных микросхем невозможно. К. числу таких элементов относятся, например, конденсаторы большой емкости, трансформаторы, мощные транзисторы, прецизионные или мощные резисторы, пьезоэлектрические или электромеханические резонаторы и др.

В первых микроминиатюрных конструкциях аналоговой аппаратуры, выполнявшейся с использованием ИМС, на печатной плате размещались корпусные микросхемы и отдельные дискретные компоненты в обычном конструктивном исполнении, которые монтировались независимо.

Усилители для аналоговой аппаратуры

Усилители для аналоговой аппаратуры .............134

В пособии приведены сведения о современных л перспективных конструкциях микроэлектронпой и аналоговой аппаратуры и их особенностях, связанных с широким использованием ИМС и БИС.

Усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, большим входным и малым выходным сопротивлениями и высоким коэффициентом усиления напряжения называют операционным усилителем (ОУ). Происхождение термина "операционный" связано с возможностью выполнения с помощью таких усилителей аналоговых обработок сигналов, эквивалентных операциям сложения, умножения и др. Операционный усилитель используют исключительно с внешней цепью обратной связи, которая и определяет свойства ОУ в каждом конкретном применении (в отличие, например, от ДУ, где свойства схемы определяются ее внутренним устройством). Он является универсальным базовым элементом для построения самых различных функциональных узлов аналоговой аппаратуры.

Главная задача, решаемая с помощью электронной геофизической аппаратуры — выделение и измерение информации, переносимой геофизическими сигналами. Все это долгие годы выполнялось с помощью аналоговой аппаратуры, в которой входной непрерывный сигнал сначала подвергался усилению и фильтрации, затем из него извлекалась и измерялась информация. Результат измерений отображался в аналоговой форме в виде светового изображения на экране электронно-лучевой трубки, отклонения

При изготовлении гибридных ИС процент выхода годных ИС (60—80%)-выше, чем у полупроводниковых ИС (5—30%). Электрические свойства гибридных ИС лучше из-за малых паразитных емкостей и хорошей изоляции элементов и компонентов между собой. Гибридные ИС наиболее часто применяются при создании аналоговой аппаратуры и при реализации нестандартных функций. Изготовление гибридных ИС перспективно при относительно малом числе активных элементов.

Следует отметить, что работа любого аналогового устройства сопровождается ошибками: реальный выходной аналоговый сигнал U(t) отличается от ожидаемого U0(t) с погрешностью Д?/(/). Источником погрешности может быть технологический разброс параметров элементов, их температурный и временной дрейфы, а также шумы и наводки. Поэтому уменьшение погрешности работы аналогового устройства — одна из главных задач, решаемых разработчиком аналоговой аппаратуры.

логических уровней в отдельных точках аппара- 2 с АО туры в короткие (обычно представляемые 4-разрядными числами в шестнадцатеричной системе счисления), называемые сигнатурами. Такие сигнатуры для исправно функционирующей цифровой аппаратуры (подобно форме напряжения в точках аналоговой аппаратуры) могут приводиться в схеме. При этом способ поиска неисправного цифрового компонента сводится к преобразованию в сигнатуры логических последовательностей, имеющихся в отдельных точках, и проверке соответствия полученных сигнатур приведенным в документации для этих точек эталонным сигнатурам. Если обнаруживается несоответствие сигнатур, то последовательно проверяются точки в направлении ко входам аппаратуры, пока не выявится элемент, у которого при правильных входных сигнатурах окажутся неверными выходные сигнатуры. На 7.11 показан пример записи эталонных сигнатур в схеме дешифратора.

независимо от характера входных и выходных сигналов. Следовательно, он не ограничен аппаратурой для непосредственной обработки измеренного значения, а применим в случае приведенных условий также, например, для измерительной аппаратуры на несущей частоте или для частотно-аналоговой аппаратуры: Равным образом эти термины могут применяться к отдельным частям аппаратуры, если последние обладают требуемыми свойствами. Ниже будут рассмотрены с точки зрения силоизмерительной техники важнейшие части аппаратуры (кабели, провода, усилители). Все остальное является специфичным либо для силоизмерителей (см. гл. 3), либо для конкретных установок (см. гл. 4).

Укрупненная структурная схема АСУ ГАЛ изготовления ТУК приведена на 16.11. Основой комплекса технических средств (КТС) АСУ ГАЛ является управляющий вычислительный комплекс (УВК), построенный на базе микроЭВМ типа «Электрони-ка-60» и содержащий терминальный пункт оператора (ТПО) с пультом управления (ПУ), видеотерминалом (ВТ) и аппаратурой диспетчерской связи (АДС); комплекс ввода — вывода дискретной и аналоговой информации (KB — ВДИ); комплекс ввода аналоговой информации (КВАИ); расширитель ввода — вывода (РВ —В). Основу КТС ЛСУ ГПМ-С составляет УВК, состоящий из устройств ЧПУ автоматизированного ткацкого станка и ТрМ, который с помощью устройств системного интерфейса (моноканал УВК АСУ ГАЛ) подключен в качестве абонента к локальной сети микроЭВМ УВК АСУ ГАЛ изготовления ТУК. Главной задачей оперативно-технологического управления ГПМ-С является за-

Электромагнитная совместимость аналоговых узлов обеспечивается системотехническими, схемотехническими и конструкторс-ко-технологическими методами. К системотехническим методам относятся передача аналоговой информации в цифровой форме и кодирование ее с помощью помехозащищенных кодов, к схемотехническим—увеличение помехозащищенности схем (исключение необоснованного использования элементов с завышенной рабочей частотой, применение схем на основе дифференциальных усилителей), гальваническая развязка цепей с помощью трансформаторов или оптронов, подавление помех с помощью режекторных фильтров, использование амплитудного и временного стробирования, искрогасящих цепей у разрывных контактов, прецизионных (например, малошумящих) элементов и т. д. Хотя применение системотехнических и схемотехнических методов приводит к усложнению схем, увеличению числа элементов, в том

Высокие требования к точности и стабильности параметров предъявляются также в устройствах преобразования аналоговой информации в дискретную и наоборот. Хотя ошибка дискретности может быть исчезающе малой, аппаратурные ошибки могут внести существенные искажения в полезную информацию.

Наилучшее средство визуального отображения цифровой (и аналоговой) информации — дисплей, представляющий собой электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), на экране которой отображается информация в виде букв, цифр, символов, графиков или карт. Изображение может быть как черно-белым, так и цветным. Промышленность выпускает два вида дисплеев: алфавитно-цифровые для воспроизведения на экране только печатного текста и графические для любого произвольного изображения. Обобщенная структурная схема дисплея приведена на 133. Управление положением луча в ЭЛТ по осям «X» и «У» осуществляется от соответствующих биполярных цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), на входы которых поступают цифровые сигналы управления, формируемые в блоке управления, который связан через блок интерфейса с микроЭВМ.

Нейрон во многом подобен электронному логическому элементу. Выполнив соединение нейрона определенным образом, нетрудно обнаружить, что он обладает свойствами, аналогичными свойствам одной из обычных схем вычислительной машины. Однако нейрон обладает и другими свойствами, например способностью увеличивать частоту выходного сигнала с изменением амплитуды входного, суммировать входные сигналы и т. д. Все это показывает, что нейрон — значительно более сложный элемент, чем обычная логическая схема. Нейрон может передавать информацию в аналоговой форме, что позволяет рассматривать нейронную систему как гибридное устройство из логических элементов и аналоговых блоков, в котором направление передачи аналоговой информации определяется коммутируемыми логическими связями между элементами. Адаптивные свойства нейронов могут быть использованы также при создании устройств для распознавания образов и знаков и при построении обучающих машин. Если сравнивать интегральные микросхемы с нейроном, то окажется, что мощность рассеяния в нейроне в 107 раз меньше, а степень интеграции в 107 раз больше.

С каждым годом все большее применение находят цифровые преобразователи в автоматизированных и автоматических системах, в качестве устройств сопряжения ЭВМ с источниками и потребителями аналоговой информации. Передача аналоговой информации в цифровом виде позволяет повысить помехоустойчивость системы связи, реализовать аналоговую и цифровую аппаратуру на единой элементной базе. Преимущества цифровых методов обработки информации реализуются, если АЦП и ЦАП обладают достаточной точностью и быстродействием. Высококачественные преобразователи могут быть реализованы лишь в виде БИС. Попытки разработки высококачественных АЦП и ЦАП на обычной элементной базе не увенчались успехом. Это объясняется тем, что чрезвычайно трудно обеспечить с высокой точностью подбор резисторов и аналоговых узлов с одновременным их размещением в ограниченном объеме.

венно, что применение аналоговых микросхем в качестве элементной базы позволило не только уменьшить габаритные размеры устройств, их массу, потребляемую мощность и другие показатели, но и более чем на порядок повысить точность обработки аналоговой информации. Дело в том, что интегральная технология дает возможность получать групповым способом на одной подложке совокупность элементов с взаимно согласованными характеристиками. При идеальном согласовании однотипные элементы имеют одинаковые (или пропорциональные) параметры во всех диапазонах внешних допустимых воздействий. Были разработаны специальные схемотехнические приемы взаимной компенсации нестабильности параметров элементов электрических цепей, при которых точность работы аналогового устройства гарантируется идентичностью характеристик элементов.

Аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи решают задачу преобразования аналоговой информации в цифровую и наоборот. Они состоят из цифровых и аналоговых узлов и реализуются в виде БИС. Цифровые узлы управляют процессом преобразования в соответствии с заданным алгоритмом. Аналоговые узлы генерируют эталонные напряжения, усиливают и преобразуют аналоговые сигналы, осуществляют их сравнение с эталонными, запоминание, интегрирование и другие операции. Из всех видов ЦАП наибольшее распространение получили преобразователи кода в напряжение и кода в ток. Аналого-цифровые преобразователи в основном преобразуют напряжение в цифровой код.

приборы и . устройства — цифровой коммутатор частотных сигналов ГЩСЦ, преобразователь напряжения в частоту ППНС-1, ППНС-2, преобразователи с линеаризацией сигналов напряжения переменного тока ППФА, частотно-модулированных ППСА и пневматических ППДА; многоканальный преобразователь частотного сигнала в напряжение ППСН; датчики времени и программные датчики, интеграторы частотные самопишущие ПМСИ-1 — ПМСИ-4, регуляторы, приборы ввода информации — задатчики; приборы вывода аналоговой информации; приборы вывода цифровой информации ПВКЦ; выходные усилители и устройства управления регуляторами и исполнительными механизмами;

К. настоящему времени выявилось три основных направления использования ПЗС: 1) запоминающие устройства электронно-вычислительных машин; 2) устройства преобразования изображения в электрические сигналы; 3) устройства обработки аналоговой информации.

Устройства обработки аналоговой информации. С помощью ПЗС могут запоминаться и аналоговые сигналы, но в этом случае