Нормализация результата

После операций над порядками и мантиссами мы получаем порядок и мантиссу результата. Однако мантисса результата может не удовлетворять ограничениям, накладываемым на мантиссы нормализованных чисел. Так как от результата арифметических операций в машине требуется, чтобы он также был нормализованным числом, необходимо дополнительное преобразование результата, называемое нормализацией. В зависимости от величины получившейся мантиссы результата, она сдвигается вправо или влево так, чтобы ее первая значащая цифра попала в первый разряд после запятой. Одновременно порядок результата увеличивается или уменьшается на число, равное величине сдвига.

Заметим, что над мантиссами в арифметическом устройстве должны выполняться все четыре арифметических действия, а также операции сдвига, тогда как над порядками производятся только действия сложения и вычитания.

Цифро-аналоговые преобразователи.

Лекция №22. Основные понятия и определения цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Виды погрешностей преобразования.

ЦАП предназначены для преобразования числа, представленного, как правило, в двоичном коде, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода.

ПАРАМЕТРЫ ЦАП

Каждому значению входного кода D в диапазоне от 0 до 2^N-1 младших значащих разрядов (МЗР) соответствует определенное значение выходного напряжения V_out(t). Получаемая зависимость называется характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей точки этой характеристики расположены на идеальной прямой 1 (Рис. 23), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной. Для количественного описания имеющихся различий существует целый ряд параметров.

Разрешающая способность (разрешение) - приращение V_out при преобразовании смежных значений D_j, т.е. отличающихся на МЗР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h = V_FS / (2^N-1), где V_FS - номинальное значение максимального выходного напряжения ЦАП (напряжение полной шкалы), N/ - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

Погрешность полной шкалы - относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля:

Эта погрешность является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом МЗР.

Погрешность смещения нуля - значение V_out, когда входной код ЦАП равен нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:

Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования V_out(D) от оптимальной (линия 2 на Рис. 23). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах, но в справочных данных приводится также и в МЗР. Для характеристики, приведенной на Рис. 23,

Дифференциальная нелинейность - максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования V_out(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в МЗР. Для характеристики, приведенной на Рис. 23,

Монотонность характеристики преобразования -возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП V_out при возрастании (уменьшении) входного кода D. Цифро-аналоговый преобразователь монотонен, если выходной сигнал или увеличивается, или остается постоянным при увеличении входного цифрового кода. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h / V_FS, то характеристика преобразователя немонотонна.

Температурная нестабильностьЦАП характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля. Температурный коэффициент погрешности полной шкалы и смещения нуля обычно указывается в миллионных долях (ppm) полной шкалы на °С. Температурный коэффициент опорного напряжения указывается в миллионных долях (ppm) номинальной величины на °С.