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

50516. Безопасность систем баз данных. Методические указания 200 KB
  Методические указания к лабораторным работам по дисциплине Безопасность систем баз данных Для студентов специальности 090105 Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем Ижевск 2007 УДК. Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине Безопасность систем баз данных для студентов специальности 090105 – Комплексное обеспечение безопасности автоматизированных систем Данные методические указания предназначены для проведения...
50517. Реализация диалогового интерфейса в СУБД FoxPro. Язык запросов SQL 212 KB
  Форму можно создать с помощью мастера формы Form Wizrd Мастер формы. Создать структуру файла БД в соответствии с вариантом См. Создать форму с помощью мастера. Создать форму с помощью конструктора см.
50518. Безопасность жизнедеятельности. Лабораторный практикум 244.5 KB
  Оптимальные и допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в зависимости от: 1 периода года; холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха 10оС и ниже теплый выше 10оС; 2 категории работ по уровню энергозатрат организма.54896 устанавливает что при температуре воздуха на рабочих местах 25 оС и выше...
50519. Закрытый склад. Расчет деревянной конструкции 373.77 KB
  В курсовом проекте произведен расчет деревянных конструкций гнутоклееной рамы. Определены расчетные и нормативные нагрузки на перекрытие и поперечную раму здания. Подобрано сечение элементов поперечника. Выбраны конструктивные решения. Осуществлены расчеты узлов поперечника.
50520. Исследование процессов во влажном воздухе 138.5 KB
  Изучение процессов изменения состояния влажного воздуха приобретение навыков измерения влажности с помощью аспирационного психрометра и Id диаграммы. Смесь сухого воздуха с водяным паром называется влажным воздухом. Соответственно этому влажный воздух бывает: насыщенным влажным воздухом – смесь сухого воздуха с насыщенным водяным паром; ненасыщенным влажным воздухом – смесь сухого воздуха с перегретым водяным паром. При дальнейшем охлаждении влажного воздуха происходит конденсация пара.
50521. Определение настроек BIOS персонального компьютера 62 KB
  Раздел Power Параметр CPI PIC support установлен в положение Enbled разрешено. Возможные значения: Enbled Disbled. Следует оставить данный параметр без изменений Enbled поскольку данным процессором используется технология HyperTreding в противном случае можно нарушить нормальное функционирование системы либо снизить ее производительность. Параметр Microcode Updtion установлен в положение Enbled.
50523. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРИНЦИПІВ РОБОТИ ВИМІРЮВАЛЬНИХ КАНАЛІВ ТЕМПЕРАТУРИ НА БАЗІ МІКРОПРОЦЕСОРНОГО ВИМІРЮВАЧА-РЕГУЛЯТОРА ТРМ1 869.5 KB
  Ознайомлення з методами вимірювання температури. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Методи вимірювання температури і температурні шкали Виміряти температуру якогонебудь тіла безпосередньо тобто так як вимірюють інші фізичні величини наприклад довжину масу обєм або час не представляється можливим тому що в природі не існує еталона або зразка одиниці цієї величини. Тому визначення температури речовини роблять за допомогою спостереження за зміною фізичних властивостей іншої так званої термометричної речовини яка при зіткненні з нагрітим...