Лабораторна робота №12

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 13

Тема: Дослідження цифро-аналогових перетворювачів

1 Мета роботи: Вивчення принципів побудови ЦАП, дослідження ЦАП на дискретних елементах і у вигляді інтегральної мікросхеми, придбання навиків по їх застосуванню.

2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, програма Electronics Worbench.

3 Схема дослідження:

Рис. 1Рис.2

Рис. 3

4 Основні теоретичні положення:

У електронній апаратурі широко використовуються як безперервні (аналогові), так і дискретні (цифрові) сигнали. Тому виникла необхідність створення пристроїв, які б здійснювали перетворення інформації з цифрової форми в аналогову – цифро – аналогові перетворювачі (ЦАП) і, навпаки, з аналогової в цифрову – аналогово – цифрові перетворювачі (АЦП).

ЦАП іноді називають перетворювачами код – аналог, оскільки вхідний цифровий сигнал представляється найчастіше в двійковому коді. Завдання ЦАП – перетворення двійкового коду в вихідну напругу, пропорційну ваговим коефіцієнтам розрядів двійкової системи числення (…8, 4, 2, 1). Зміна вхідних кодів викликає зміну вихідної напруги ЦАП.

Найпростіша схема ЦАП (рис.1) являє собою резистивну матрицю, в якій сума струмів, що протікає через спільний резистор R₀, пропорційна ваговим коефіцієнтам двійкових розрядів, а вихідна напруга (при R₀<< R) пропорційна двійковому числу.

U_вих = ∑I * R₀

Число входів, а отже, і складових вихідної матриці, визначається кількістю розрядів двійкового коду, який треба перетворити.

Вага n–го розряду в вихідній напрузі в 2 рази більша, ніж вага (n-1) розряду.

Для одержання складових вихідної напруги, які відрізняються вагою в 2 рази, вибирають певним чином опори резисторів у вхідних колах.

До шини старшого розряду підключають резистор з опором R, тоді кожен наступний резистор повинен мати опір в 2 рази більший за попередній.

U_вих = М(A_n*2ⁿ^-1 + А_n_-1*2ⁿ^-2 +… + А₂*2¹+ А₁*2⁰).

М = Е*R₀/R*2ⁿ^-1– масштабний коефіцієнт (коефіцієнт пропорційності), який визначає масштаб перетворення цифрового сигналу, записаного в дужках в десятковій формі і рівного сумі вагових коефіцієнтів для заданої комбінації двійкового коду.

А₁, А₂, А₃…А_n– цифри 1 або 0, які характеризують стан розрядів двійкового коду. А_n– відповідає старшому розряду, А₁ – молодшому.

До резисторів ЦАП ставлять жорсткі вимоги по стабільності і точності номінальних опорів, особливо в широкому діапазоні температур.

При розкиді опорів резисторів змінюються значення вагових коефіцієнтів і зростає похибка перетворення. Для усунення цього недоліку використовують схему ЦАП, яка має резистори тільки двох номіналів параметрів R і 2 R.

В ЦАП в інтегральному виконанні широко використовується принцип підсумовування струмів на елементах матриці типу R - 2 R.

5 Послідовність виконання роботи:

5.1 Зібрати (відкрити) схему ЦАП з матрицею на вагових резисторах (рисунок 1), представлену на рисунку 3.

5.2 Включити ручний режим роботи схеми встановленням перемикача [Z] у верхнє положення. Подаючи за допомогою перемикачів [1], [2], [3], [4] на входи різні комбінації двійкових кодів, необхідно визначити струми у розрядних лініях (І₁, І₂ І₃, І₄), суму струмів I₀, що протікає через спільний резистор R₀, і вихідну напругу U_вих, пропорційні числовому значенню для заданої комбінації двійкового коду.

Заповнити таблицю основних параметрів для схеми ЦАП на вагових резисторах по заданим комбінаціям двійкових кодів.

Таблиця 1

Число в дес.системі Вхідний цифрові коди I₁ I₂ I₃ I₄ I₀ М U_вих

5.3 Виконати розрахунок коефіцієнту пропорційності М, значення струмів (необхідно обчислити для всіх числових комбінацій) та напруги (для всіх комбінацій) за формулами:

М = ЕR₀/8R – коефіцієнт пропорційності (масштабний коефіцієнт).

І₁= Е/8R,

І₂= Е/4R,

І₃= Е/2R,

І₄= Е/R,

де E – напруга на входах ( E = 5В ).

I₀ = І₁+ І₂+ І₃+ І₄;

U_вих = I₀R₀;

U_вих = ЕR₀/8R(A₄*8 + A₃*4 + A₂*2 + A₁*1), де А_х – 0 або 1 в залежності від цифрового коду.

5.4 Розшифрувати по довіднику тип інтегральної мікросхеми 572ПА1 на рисунку 2 і назвати функції, які вона виконує.

5.5 Намалювати діаграму залежності вихідної напруги ЦАП (U_вих) від лінійно наростаючого цифрового сигналу на вході (вхідного двійкового коду). Для цього необхідно включити схему в автоматичний режим роботи переведенням перемикача [Z] у нижнє положення. При цьому генератор цифрового коду буде циклічно послідовно подавати на входи двійкові комбінації числових значень від 0 до 15 в зростаючому і зворотному порядку. Отримана осцилограма є основою для побудови діаграми (рисунок 4) залежності напруги (параметру аналогового сигналу) від числового коду (параметру цифрового сигналу).

Рис. 4

6 Зміст звіту:

6.1 Найменування та мета роботи.

6.2 Схема дослідження.

6.3 Перелік приладів.

6.4 Розрахунок основних параметрів ЦАП з матрицею на вагових резисторах.

6.5 Результати досліджень розрахунків (таблиця та діаграма).

6.6 Висновки.

7 Контрольні питання:

7.1 У чому полягає принцип роботи АЦП і ЦАП?

7.2 Які особливості роботи ЦАП з матрицею на вагових коефіцієнтах?

7.3 Які недоліки ЦАП з матрицею на вагових коефіцієнтах?

7.4 Як їх усунути?

7.5 Охарактеризуйте основні параметри ЦАП.

8 Література:

8.1 Ю.П.Колонтаєвський, А.Г.Сосков, “Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум.». - К.: «Каравела», 2003. – 368 с.

8.2 Б.А.Калабеков, И.А.Мамзелев, «Цифровые устройства и микропроцессорные системы»: учебник для техникумов связи. - М.»Радио и связь», 1987. – 400 с.

8.3 Б.В.Тарабрин, «Справочник по интегральным микросхемам» - М.:Энергия, 1980.-816 с.

8.4 В.І.Бойко, А.М.Гурій та ін., Схемотехніка електронних систем: у 3 кн. Кн.2. Цифрова схемотехніка: Підручник – 2-ге вид., допов. і переробл. – К.: Вища шк., 2004. – 423 с.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 9 10 11 1213

Date: 2015-05-04; view: 555; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.009 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию