IMG�11 (2)

jedno źródło jest na stałe połączone z wejściem wzmacniacza i wymusza na wyjściu przetwornika (największe możliwe) ujemne napięcie -U+, Dla takiego układu połączeń przetwornika „naturalnym" kodem jest kod binarny przesunięty, w którym początek liczenia, czyli wartość o kodzie z samych zer, odpowiada napięciu -(/«>, bo wówczas wszystkie klucze „są otwarte” (tzn są w położeniu „0” w stosunku do wzmacniacza, a są zamknięte „na masę”).

Uwy Kody

♦t/-ę

♦0.31/

♦"f 0 *

-7 ' -0 5 U '

a

1111 1111 1100 0000

1000 0001 1000 0000 01111111

0100 0000

J-

0000 0000

b

Ryj.3.8. Schemat przetwornika c/a w układzie R-2R na przykładzie przetwornika bipolarnego, oimiobitowego. o kodzie binarnym przesuniętym, a - schemat, b - oś liczbowa z wybranymi wartościami napięcia (/., i odpowiadającymi im wartościami w zapisie dwójkowym w kodzie binarnym przesuniętym

Sieć łańcuchowa R-2R zapewnia podział w systemie binarnym o takiej liczbie pozycji binarnych, ile jest ogniw R-2R w łańcuchu i nie ma ograniczeń fizycznych dla liczby takich ogniw. Na rysunku 3 8a jest pokazanych osiem ogniw przełączanych kluczami od ai do n, dla przetwornika ośmiobitowego, ponumerowanych tak, żeby liczby wyrażające numery kluczy, numery pozycji binarnych i wagi 2* tych pozycji pokrywały się, gdy k jest numerem klucza (i ogniwa łańcucha) Ostatni rezystor IR (obok klucza a„, połączony do masy) jest rezystorem dopełniającym sieć łańcuchową. Wychodząc od tego rezystora zauważymy, ze jego równoległe połączenie z najbliższym rezystorem o wartości 2R daje rezystancję R, a tej szeregowe połączenie z kolejnym R daje 2R Stosując to samo rozumowanie do kolejnych ogniw łańcucha dojdziemy do ogniwa z rezystorem 2R połączonym z kluczem ay i stwierdzimy, Ze źródło -U, „widzi” ze swoich zacisków obwód o rezystancji stale o tej samej wielkości R, niezależnie od tego jakie jest położenie kluczy Tak więc prąd dopływający do węzła połączonego z gałęzią ay podzieli się po połowie (równoległe połączenie takich samych rezystancji): pól popłynie przez gałąź z kluczem ay, a pół przez rezystor R do dalszej części łańcucha W następnym ogniwie z tych samych powodów pół prądu popłynie przez gałąź o*, a pół przez R do dalszych ogniw Podział na pół na tych samych zasadach nastąpi w każdym ogniwie, tak że w ostatniej gałęzi będzie płynąć prąd 2'⁷ prądu całkowitego wypływającego ze źródła

Napięcie na wyjściu wzmacniacza wzrasta do zera po przełączeniu klucza <>7 z położenia „0” do położenia „I”, bo takiej samej wartości, lecz przeciwnego znaku napięcie

-U jest łączone poprzez laki sam rezystor 2R z wejściem wzmacniacza Napięciu zerowemu odpowiada kod 1000 0000 Każde następne przełączenie następnych kluczy z „0" na „I” zwiększa dodatnie napięcie na wyjściu przetwornika, a w kodzie znajduje to wyraz w tym, że na miejsce „zer” wchodzą .jedynki”, gdy na najwyższej pozycji pozostaje stale jedynka Podobnie jest dla napięć ujemnych, gdy na najwyższej pozycji pozostaje zero: włączenie którejkolwiek gałęzi (z wyjątkiem oczywiście najwyższej pozycji a> - bit znaku) zmniejsza napięcie ujemne, bo do ujemnego U (na wyjściu) dodaje się dodatnie z gałęzi ,4 numerach kluczy mniejszych niż 7 Widzimy więc, że w przetworniku c/a dla takiego układu połączeń dwu źródeł napięcia i sieci rezystorów kod opisujący układ połączeń kluczy w naturalny sposób przedstawia wartość napięcia (rys 3.8), gdy zerem jest najniższe napięcie -U Z tego względu nazwa sposobu kodowania - kod binarny (dwójkowy) przesunięty - trafnie opisuje powstawanie napięcia na wyjściu przetwornika Jest to kod często stosowany w bipolarnych przetwornikach c/a (i w konsekwencji - jak poznamy - w przetwornikach a/c)

Od tego kodu (binarnego przesuniętego) do wątłości ujemnej w kodzie binarnym naturalnym¹ moduł-znak przejdziemy, jeżeli dla kodu napięcia ujemnego (na najwyższej pozycji kodu jest wówczas „ę") utworzymy komplement i dodamy „I" Jednak należy pamiętać, ze w kodzie binarnym naturalnym moduł-znak napięcie -U (jak również napięcie +(/) są nierealizowalne (największe - jak wiemy - może wynieść I U-q I), więc dla kodu przesuniętego wyrażonego za pomocą samych zer nie ma odpowiedniej wartości w kodzie binarnym naturalnym moduł-znak, czyli wartości odpowiadającej napięciu —U.

Przykład. Dla kodu binarnego przesuniętego ośmiobilowcgo 0100 0000 (odpowiada napięciu -0.5U na rysunku) tworzymy komplement: 1011 1111 (dopełnienie do 0100 0000). Dodając „1” do komplementu otrzymamy 1100 0000, co w kodzie binarnym naturalnym moduł-znak oznacza napięcie ujemne (na najwyższej pozycji „I" oznacza bil znaku „-") o wartości w systemie dziesiętnym 2^ł-2'^,=2'¹. czyli 0.5 oczywiście z -U, co zgadza się fizycznie w układne pokazanym na rysunku (gałąź a_t następna po najwyższej powinna dawać dodatkowo połowę tego, co zapewnia pozycja najwyższa a,, a ta dodawała +(/ do -U, co zapewniało zero na wyjściu przetwornika). Tak więc obecnie +0.5U dodane do (-(/) musi dać -0.5C/. Podobnie dla kodu 0111 1111 otrzymamy komplement 1000 000, a dodając „I” otrzymamy w kodzie naturalnym 1000 0001, czyli napięcie ujemne o wartości jednego kwantu (zgodnie ze stanem na ry sunku).

Przejście od kodu przesuniętego do naturalnego dla wartości dodatnich polega na zamianie .jedynki” na najwyższej pozycji (bit znaku) na „zero" (lub zignorowanie tej jedynki, bo w kodzie naturalnym moduł-znak przyjęło się oznaczać (w miernictwie) liczbę dodatnią znakiem „0" na pozycji najwyższej - pozycji bitu znaku Tak więc kod binarny naturalny i kod przesunięty dla liczb dodatnich różnią się tylko na pozycji bitu znaku.

W innym schemacie przetwornika c/a bipolarnego, charakteryzującym się tym. że źródło o przeciwnym znaku jest włączane (dla ujemnych napięć) lub odłączane dla napięć dodatnich kluczem odpowiadającym bitowi znaku, bardziej „naturalny" jest inny kod - kod binarny uzupełnień do dwu. o czym wspominamy informacyjnie. Ogólnie stosowane kody (a jest ich więcej niż wymienione trzy) wynikają ze sposobu rozwiązania układu przetwornika i wówczas w najprostszy sposób wyrażają położenie kluczy a pośrednio (wg określonego algorytmu) stan napięcia na wyjściu

W tym miejscu odnotujemy. Ze w miernictwie stosowany jest kod binarny liczb dziesiętnych oznaczany symbolem BCD842I (jest też w użyciu inna mutacja tego kodu) Kod len do przetworników c/a jesr raczej mało stosowany, natomiast stosowany jest w przyrządach pomiarowych, które „ma odczytywać' człowiek. W kodzie BCD8421 każda cyfra liczby w systemie dziesiętnym kodowana jest binarnie jako odpowiednia suma liczb: 8-2’. 4-2¹, 2=2', 1=2°, a pozycja w zapisie dziesiętnym danej cyfry; jest osobno znaczona. Na przykład liczba 49 byłaby zapisana jako I0(0«2^>+1»2^,+0«2^,+0»2°) + 1(1-2 +0-2 +0-2 +1-2°) lub symbolicznie binarnie jako (dziesiątek)-(OlOO) + (jcdnoitekMIOOI). W tym zapisie wagi poącji „10" i pozycji „1" cyfr dziesiętnych kodowanych binarnie nie są ogólnie kodowane (są określone sytuacyjnie, „wiadomo które kody są kodami czego").

' O kodzie tym mówi się też. Ze .jest kodem ważonym", bo każdej pozycji odpowiada waga. czyli odpowiednia wartość 2*, gdzie n jest numerem porcji (patrz np. zależność 3.10 albo 3.1 la).

103