11926

Исследование интегральных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Исследование интегральных цифроаналоговых и аналогоцифровых преобразователей. I. Цель работы Целью работы является изучение принципа действия особенностей использования точности и быстродействия интегральных ЦАП и аналогоцифровых АЦП преобразователей. ...

Русский

2013-04-14

1.1 MB

19 чел.

Исследование интегральных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.

I. Цель работы

Целью работы является изучение принципа действия, особенностей использования, точности и быстродействия интегральных (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей.

 II. Программа работы

1. Изучение принципа действия и структуры ЦАП с матрицей R-2R и АЦП параллельного типа.

2. Определение динамических параметров ЦАП и АЦП.

3. Определение динамических параметров ЦАП и АЦП.

         III. Описание лабораторной установки

 Для определения основных характеристик ЦАП и АЦП используются следующие приборы:

 генератор импульсов Г5-15;

 цифровой вольтметр типа В2-22;

 электронный осциллограф С1-72;

 лабораторный макет с встроенными АЦП и ЦАП.

 В лабораторной работе исследуются интегральные преобразователи типа 572ПА1 (ЦАП) и 1107ПВ1 (АЦП). Функциональные схемы преобразователей показаны на рис.1 и 2 соответственно [2]. Принципиальная схема лабораторного макета изображена на рис.4. Задатчик кодов включает в себя элементы коммутации S1 – S10 и регистр памяти на элементах D1 – D3. Код с выхода регистра поступает на ЦАП ( элемент D7 ), где преобразуется в пропорциональный ток, который трансформируется в напряжение инвертирующим усилителем на элементе А1. Усилитель А2 совместно с резисторами R7 и R8 также образуют инвертирующий усилитель для приведения в соответствие выходного сигнала ЦАП с диапазоном АЦП.

 Блок испытательных сигналов содержит буферный повторитель-ограничитель (элементы R1, D1, D2, VT1, R4), схему задержки запускающих импульсов (элементы D4.1-D4.3, R3, C1), T-триггер для формирования прямоугольных импульсов

     

(элемент D5), схему стробирующих импульсов АЦП (элементы R6, C3,D6). Временные диаграммы работы блока показаны на рис.3.

       

 Узел защиты и согласование АЦП включает элементы VD3-VD6, R9, R10. Состояние кодов АЦП индипируется светодиодными индикаторами D7-D12, которые подключены к АЦП через токозадающие резисторы R11-R16.

 В лабораторном макете имеются вторичные источники питания +15 В и -15 В, из которых формируются все остальные питающие напряжения.

 

        ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Определение диапазона, пены младшего деления ЦАП и АЦП и статической точности АЦП.

 Подать на вход блока испытательных сигналов импульсное напряжение с генератора Г5-15:

 амплитуда 4 В,

 длительность 5 мкс,

 полярность – положительная.

 Генератор перевести в режим одиночного запуска. Переключатель S11 установить в положение “1”, а S12 – в положение “2”. Выход делителя А2 соединить со входом “1” АЦП. Последовательно устанавливая единицы в каждом разряде задатчика кодов записать по 5 значений выходного напряжения усилителя А2 (измерения производятся вольтметром В2-22 в режиме ручного запуска).

 Заполнить таблицу.

Код ЦАП

В2-22

Код АЦП

  0000000000

1

2

3

4

5

  0000000010

1

2

3

4

5

  0000000100

1

2

3

4

5

 Найти цену младшего разряда ЦАП и интервал квантования АЦП. Определить систематическую ошибку в каждой точке диапазона. Найти нелинейность преобразования АЦП (выразить в процентах). Изобразить зависимость систематической ошибки по диапазону. Определить среднеквадратичное значение случайной погрешности в каждой точке и изобразить ее на графике.

 

2. Исследование интегрального АЦП.

 

Схема соединения узлов макета аналогична предыдущему пункту.

2.1. Определить типы выходных кодов АЦП, задавая всевозможные кодовые комбинации на входах управления выходным кодом (выводы 44 и 48 микросхемы). Перебор кодовых комбинаций производится коммутацией перемычками логических уровней (0 В и 2.5 В) на входы управления. Эксперимент проводится для любой кодовой комбинации, установленной на задатчике.

 Заполнить таблицу.

Код

задатчика

Выводы

Код АЦП

Название кода

44

48

0

0

0

1

1

0

1

1

2.2. Определить число тактов преобразования АЦП.

 

Для проведения эксперимента задать на входе АЦП прямой код, для этого переключатель S12 установить в положение “1”. На вход “1” узла защиты и согласования АЦП подать нулевое напряжение и, тактируя генератором Г5-15 АЦП (генератор должен находится в режиме одиночного запуска), зафиксировать число тактов до появления кода нулевого напряжения -2 В.

3. Определение времени установления ЦАП.

 

Переключить генератор Г5-15 в режим периодического запуска, установить частоту следования импульсов порядка 5 кГц. Переключатель S11 перевести в положение “2”. К выходу усилителя А1 подключить осциллограф.

Режим работы осциллографа:

чувствительность -0,5 мВ/дел,

длительность развертки 1 мкс/дел,

синхронизация – внешняя (с выхода генератора Г5-15).

Вращая ручки “Уровень” и “Стабильность”, добиться устойчивой осциллограммы.

Зарисовать осциллограмму и измерить время установления ЦАП.   

 

2.3. Определение полного времени преобразования АЦП.

Установить частоту импульсов генератора Г5-15, равную 10 кГц. Переключатель S12 перевести в положение “2”. Сигнал генератора подать на вход блока испытательных сигналов и на вход “2” узла защиты и согласования АЦП. Гнезда “3” и “4” узла соединить перемычкой. Старший разряд АЦП подключить ко входу “У” осциллографа.

 Режим работы осциллографа:

 чувствительность – 0,5 мВ/дел,

 длительность развертки – 0,05 мкс/дел,

 синхронизация – внешняя (с выхода генератора Г5-15).

Измерить время между моментом появления развертки и фронтом логического сигнала старшего разряда. Найти полное время преобразования для данной частоты стробирующих импульсов. Нарисовать временные диаграммы эксперимента.

         Контрольные вопросы

  1.  Что собой представляет принцип параллельного аналого-цифрового преобразователя?
  2.  Перечислить источники погрешностей параллельного АЦП.
  3.  Каким путем можно уменьшить погрешность нелинейности функции преобразования АЦП?
  4.  В чем состоит принцип цифро-аналогового преобразования с использованием матрицы R-2R?
  5.  Перечислить источники погрешностей исследованного ЦАП.
  6.  Перечислить области применения ЦАП типа 572ПА1.

         Литература

    

  1.  Гнатек Ю.Р. Справочник по цифро-аналоговым и аналого-цифровым преобразователям. –М. : Радио и связь, 1982. -552 с.
  2.  Федорков Б.Г., Телец В.А., Дегтяренко В.П. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. – М.: Радио и связь, 1985.

– 120 с., ил. – (Массовая б-ка инженера “Электроника” , вып. 41), с. 45-51, 77-83.

  1.  Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.2. Пер. с англ. – М.: Мир, 1984. –590 с.

        

         

        


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64644. Рассчет и постройка структуры силовых линий ЭМП системы из трёх элементарных электрических вибраторов 2.18 MB
  Подставляя поочередно выражения (2) также функцию Грина неограниченного трехмерного пространства в выражение для векторного потенциала сторонних электрических токов, получим...
64647. Система управления топливоподачей транспортного дизель-генератора: Блок питания управляющего устройства 3.98 MB
  Иногда используются и другие схемы например в выпрямителях с удвоением напряжения. Основными элементами на которых построен блок питания в данном курсовом проекте являются: трансформатор; диодный мост; интегральный...
64648. Организация и деятельность механизма Российского государства 138.5 KB
  Понятие механизма государства. Структура механизма государства. Вооруженные Силы государства. Целью курсовой работы является рассмотрение организации и деятельности механизма Российского государства и его составляющих.