И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

КИ-50Гц о

На Вход„Антена"
(§)

На Вход. Видеосигнал"
R1
R2

ся стоимость принтеров. По принципу Действия различают устрой­ства термопечати, лазерные и электромеханические.
В устройствах' термопечати изображение (текст и графика) выжигается на специальной бумаге со скоростью около 50 знаков в секунду. Отпечатки имеют разрешающую способность примерно 80 точек на 1 см. Устройства термопечати наиболее дешевые и практически бесшумные. Поэтому ими комплектуется большая часть персональных ЭВМ.
Электромеханические устройства по принципу действия пред­ставляют собой электрическую пишущую машинку. Конструкции этих устройств весьма разнообразны. Принцип работы основан на применении красящей ленты, оставляющей оттиск на бумаге. Все они имеют достаточно сложную механическую систему, создают большой шум в процессе работы, имеют недостаточно высокую надежность и требуют высококвалифицированного обслуживания. Эти принтеры имеют скорость печати от 10 до 3 000 знаков в секунду. В настоящее время они являются наиболее распространен­ными устройствами печати, особенно в больших вычислительных центрах.
Лазерные устройства дают наиболее высокое качество печати графической и знаковой информации. В них применяются много­красочная печать и разнообразные гарнитуры шрифтов. Скорость печати до 12 машинописных страниц в минуту. Разрешающая способность около 120 точек на 1 см.
$ 5.4. УСТРОЙСТВА ВВОДА — ВЫВОДА В СИСТЕМЕ ДАТЧИКИ — ЭВМ — ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Большинство датчиков и исполнительных устройств автоматических систем работает с аналоговыми сигналами. Для ввода таких сигна­лов в ЭВМ их необходимо преобразовать в цифровую форму, т. е. дискретизировать по уровню и во времени (см. § 1.3). Эту задачу решают аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Обрат­ную задачу, т. е. превращение квантованного (цифрового) сигнала в непрерывный, решают цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). АЦП и ЦАП являются основными устройствами ввода — вывода ин­формации в цифровых системах, предназначенных для обработки аналоговой информации или управления каким-либо технологи­ческим процессом. К важнейшим признакам, характеризующим эти устройства, относятся:

• 
  вид аналоговой величины, являющец^р входной для АЦП и выходной для ЦАП (напряжение и ток, временной интервал, фаза и частота переменного тока, угловое и линейное перемещение, освещенность, давление, температура и т. п.). Наибольшее рас­пространение получили преобразователи, в которых входной (вы­ходной) аналоговой величиной является напряжение. Это связано с тем, что большинство аналоговых величин сравнительно легко преобразуется в напряжение;
  
• 
  разрешающая способность и точность преобразования. Коли­чественная связь между аналоговой величиной А и соответствую­щим ей числом X имеет вид Х=(А/ДЛ)±6Х, где АЛ — шаг кванто­вания (т. е. аналоговый эквивалент единицы младшего разряда кода), а ЬХ — погрешность преобразования. При обратном пре­образовании Л=Х-ЛЛ±6Л. Таким образом, разрешающая способ­ность определяется количеством двоичных разрядов кода или воз­можным количеством уровней аналогового сигнала. Точность опре­деляется наибольшим значением отклонения аналогового сигнала от цифрового (или наоборот). Как показано в § 1.4, в цифровых системах она может быть сделана меньше половины уровня сигнала, соответствующего младшему значащему разряду;
  
• 
  быстродействие, определяемое интервалом времени от мо­мента подачи сигнала опроса (запуска) до момента достижения выходным сигналом установившегося значения. Быстродействие очень сильно зависит от алгоритма преобразования и разрядности преобразователя. Так, некоторые типы современных 10-разрядных АЦП и ЦАП имеют быстродействие, достигающее единиц микро­секунд, шестиразрядные — десятков наносекунд.
  

В любом преобразователе выделяют цифровую и аналоговую части. В цифровой части производятся кодирование и декодиро­вание цифровых сигналов, ил запоминание, счет, цифровое компа- рирование (сравнение), выработка логических сигналов управле­ния. Для выполнения этйХ операций используются уже рассмотрен­ные элементы и узлы: дешифраторы, мультиплексоры, регистры, счетчики, цифровые компараторы, логические элементы. В анало­говой части преобразователя производятся операции усиления, срав­нения, коммутации, сложения и вычитания аналоговых сигналов. Для этого используются аналоговые элементы: операционные уси­лители, аналоговые компараторы, ключи и коммутаторы, резистивные матрицы и т. д. Преобразователи обычно являются функционально и . конструктивно завершенными самостоятельными устройствами, собранными на нескольких цифровых и аналоговых микросхемах. В последнее время появились преобразователи, выполненные в виде одной большой интегральной схемы (БИС).
Аналоговые элементы, вхрдящие в состав преобразователей, в значительной степени определяют их электрические и эксплуата­ционные характеристики. В первую очередь это замечание относится к операционным усилителям.
Операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилитель постоянного тока с двумя входами: инвертирующим и неинверти­рующим. Условно-графическое обозначение ОУ показано на рисунке 5.17, а. Идеальный операционный усилитель должен обладать бес­конечно большим коэффициентом усиления по напряжению и бесконечно малым входным током. Реальные ОУ имеют /С= 10³... 10⁶ и /_вх=0,1...200нА. Благодаря таким уникальным свойствам ОУ па­раметры устройств с операционными усилителями определяются фактически только внешними цепями, в частности цепью обратной связи, соединяющей выход ОУ с его входом. Так, для схемы





усилителя, изображенной на рисунке 5>17, б, коэффициент усиления К— — U_mx/U_a можно менять с помощью резисторов R_oc или R в цепи делителя напряжения обратной связи, так как с очень большой степенью точности выполняется равенство K=Roc/R-