lecture 11meyda.education.gov.il/.../silicon/lecture_11.pdflecture 11 digital-to-analog converters...

Lecture 11

Digital-to-Analog Converters

and Analog Comparators

www.elecstudy.orgטסליצקי מרק [email protected]

http://www.elecstudy.org/

2

. ומשוויםDACממירי

מה זהDAC ?

סוגיDAC .

DAC סיביות12בגודל( .DAC0ו-DAC1 .)

.סידור מוצא➢

. רמות מתחים ביציאה➢

. DACתכנון ממירי ➢

משווים אנלוגיים .

. דיאגרמת בלוקים➢

. גרף של הסתרזיס➢

. פלט של משווה➢



3

C8051F020התקנים אנלוגיים של מיקרו בקר

מיקרו בקרC8051F020התקנים אנלוגיים הבאים :

. סיביות12סיביות ושני 8–ראשון : ADCממירים 2➢

. סיביות12כל אחד , DACממירי 2➢

.(PGAs)מגברים עם הגבר ניתן לתכנון ➢

(. ערוצים9-ו8)מרבב אנלוגי ➢

. משווים אנלוגיים2➢

. מתח ייחוס מדויק➢

. חיישן טמפרטורה➢



4

? DACמה זה ממיר

DAC זה קיצור של ממיר ספרתי לאנלוגי(digital-to-analog converter .)

DAC (. מתח או זרם)לוקח ערך ספרתי בכניסה ומייצר אות אנלוגי ביציאה

Digital Input (codes)

Analo

g O

utp

ut (V

or

I)

0

Full-

Scale

0

(2N)-1

DAC Transfer

Function



5

.DACסוגים של ממירי

בסך הכול יש מעט סוגים של ממיריDAC.

.ממירי מתח➢

. מייצר מתח אנלוגי בהתאם למילה ספרתית הנקלטת▪

. משתמש במתח ייחוס▪

. מתח נשמר קבוע בהתאם לקלט וזרם משתנה בהתאם לצריכה של רכיבים▪

.ממירי זרם➢

.מייצר זרם אנלוגי בהתאם למילה ספרתית הנקלטת▪

.משתמש בזרם ייחוס▪

.זרם נשמר קבוע בהתאם לקלט ומתח משתנה בהתאם לצריכה של רכיבים▪

.current sinking-וcurrent sourcing: ישנם ממירים משני סוגים▪



6

. DAC1-וDAC0סיביות 12ממירים

מערכת ממיריDAC סיביות כל אחד12מורכבת משני ממירים של .

שניהם זהים מבחינה פונקציונלית וכל אחד ניתן להגדרה דרך אוגר שלו .

DAC0CNו-DAC1CN.

עד 0-לממיר יש אפשרות לייצר מתח מVREFעבור מילת כניסה מ-

000H עדFFFH .



7

. DAC1-וDAC0סיביות 12ממירים

Output Buffers



8

סידור מוצא

ל-DAC צורות של סידור מוצא4ישנם :

(. DACxHלאוגר DACxכתיבת בית עליון של אוגר . )מוצא לפי דרישה➢

. 2מילוי יתר של טיימר ➢

.3מילוי יתר של טיימר ➢

.4מילוי יתר של טיימר ➢

מוצא לפי דרישה זה מצב ברירת מחדל של המערכת .

. DACxHכאשר מספר חדש נכנס לאוגר , DACבמצב זה יש שינוי ביציאה של ➢

כתיבה של ערך חדש לאוגרDACxLכל עוד , לא משפיעה על המערכת

. DACxHאין שינוי בערך של

קודם כותבים בית תחתון לאוגר , DACxסיביות לאוגר 12כדי לכתוב מילה ➢

DACxL ואז בית עליון לאוגרDACxH .



9

.רמות מתחים ביציאה

12כיצד מגדירים מיקום של

סיביות 3? 16סיביות מתוך

בתוך אוגר ( LSB)ראשונות

DACxDFיעזרו לנו .

(DACxCN.[2:0]).

5לפי ציור ניתן לראות

מובן . אפשרויות האלה

, ( 000מצב )שברירת מחדל

סיביות נמצאות בתוך 8כאשר

סיביות 4-וDACxLאוגר

.DACxHבתוך



10

.DACתכנון של

שלבים לתכנון 4ישנםDAC( : 000בדוגמא של ברירת מחדל.)

. REF0CNמגדירים מתח ייחוס בעזרת : 1צעד ➢

. DACxH-וDACxLסיביות לתוך אוגרים 12מכניסים מילה : 2צעד ➢

. DACxCN.7י עליית ביט "עDACxמגדירים מצב וצורת מילה ומפעילים : 3צעד ➢

. 4או 2,3מפעילים טיימרים מתאימים במידה ומצב העבודה : 4צעד ➢



11

DAC0CN—DAC0 אוגר בקרה

Bit Symbol Description

7 DAC0EN

DAC0 Enable Bit

0: DAC0 disabled. DAC0 is in low power

shutdown mode and the output pin is in a high impedance state.

1: DAC0 enabled. DAC0 is operational and the output pin is active.

6-5 - UNUSED. Read=00, Write=don’t care

4-3 DAC0MD1-0

DAC0 Mode Bits

00: DAC output updates occur on write to DAC0H.

01: DAC output updates occur on Timer 3 overflow.



2-0 DAC0DF2-0

DAC0 Data Format Bits.

000: The most significant 4 bits of the DAC0 Data Word are in DAC0H[3:0], while the

least significant 8 bits are in DAC0L[7:0].







1xx: The most significant 8 bits of the DAC0 Data Word are in DAC0H[7:0], while the least

significant 4 bits are in DAC0L[7:4].



12

DAC1CN—DAC1 אוגר בקרה

Bit Symbol Description

7 DAC1EN

DAC1 Enable Bit

0: DAC1 disabled. DAC1 is in low power

shutdown mode and the output pin is in a high impedance state.

1: DAC1 enabled. DAC1 is operational and the output pin is active.

6-5 - UNUSED. Read=00, Write=don’t care

4-3 DAC1MD1-0

DAC1 Mode Bits

00: DAC output updates occur on write to DAC1H.




2-0 DAC1DF2-0

DAC1 Data Format Bits.









1xx: The most significant 8 bits of the DAC1 Data Word are in DAC1H[7:0], while the least

significant 4 bits are in DAC1L[7:4].



13

?מה זה משווה

רכיב אנלוגי פשוט פשוט שמשווה שני מתחים אנלוגיים .

ביציאה בהתאם להפרש מתחים" 0"או " 1"משווה מחולל .



14

.מבוא למשווים

כאשר כל אחד מאופשר באופן ייחודי, משווי מתח2במערכת יש .

ניתן לקבוע פינים למשווים בעזרת ל-crossbar . תחום ערכים שאפשר[ 0.25 V + (+AV) ]עד לערך V 0.25--מ: לקלוט

ניתן לקבוע פינים של יציאה של כל משווה בעזרת ל-crossbar .

ניתן לתכנן כל משווה במצבopen drain או במצבpush-pull .

אוגרי בקרה של משווים2ישנם :CPT0CNו-CPT1CN .(Comparator control registers)

. משתמשים בהם כדי לתכנן משווים



15

דיאגרמת בלוקים-משווים



16

. הסתרזיס–משווים

Negative Hysteresis

Voltage (CP0HYN bits)

Positive Hysteresis

Voltage (CP0HYP bits)



17

. הסתרזיס–משווים

קצר ביציאה -שימושי כדי לנטרל תהליך מחזורי של נתק–הסתרזיס ,

. שיכול לחזור על עצמו עקב ערכים קרובים בכניסה של משווה

ניתן לתכנן הסתרזיס של כל משווה ברמת תוכנה בתכנון אוגרי בקרת

(: 3–0סיביות )משווה CP0HYN (CP1HYN). להסתרזיס שלילי1–0סיביות ▪

CP0HYP (CP1HYP). להסתרזיס חיובי3–2סיביות ▪



18

. יציאת משווה

ניתן לגשת ליציאה של משווה בעזרת פסיקות או בעזרת שיטתpolling .

י קריאת סיבית "ניתן לגשת ולקרוא מצב של משווה בכל רגע ע

CP0OUT אוCP1OUT .

בירידת האות-ו\ניתן לייצר פסיקה של משווה בעליית האות או :

. משווה פועל לפי ירידת האות" 1"-שווה ל( CP1FIFאו )CP0FIFכאשר דגל ➢

. משווה פועל לפי עליית האות" 1"-שווה ל( CP1RIFאו )CP0RIFכאשר דגל ➢

נעביר למצב )ברגע שהגדרנו דגלים האלה הם שומרים מצב עד שאנו ננקה אותם ➢

. ברמת תוכנה" ( 0"



19

פסיקות של משווה

Interrupt SourceInterrupt

Vector

Priority

Order

Pending

Flag

Enable

Flag

Priority

Control

Comparator 0 Falling

Edge0053 10

CP0FIF

(CPT0CN.4)

ECP0F

(EIE1.4)

PCP0F

(EIP1.2)

Comparator 0 Rising

Edge005B 11

CP0RIF

(CPT0CN.5)

ECP0R

(EIE1.5)

PCP0R

(EIP1.5)

Comparator 1 Falling

Edge0063 12

CP1FIF

(CPT1CN.4)

ECP1F

(EIE1.6)

PCP1F

(EIP1.6)

Comparator 1 Rising

Edge006B 13

CP1RIF

(CPT1CN.5)

ECP1R

(EIE1.7)

PCP1F

(EIP1.7)



20

CPT0CN— 0אוגר בקרה של משווה



21

CPT1CN— 1אוגר בקרה של משווה



www.silabs.com/MCU



lecture 11meyda.education.gov.il/.../silicon/lecture_11.pdflecture 11 digital-to-analog converters...

Documents