Глотов А.Н., Жаркова Н.А., Кузьмина Е.К. Исследование типовых узлов цифровых устройств (2013), страница 5

Какие требования предъявляются к разрядным коммутаторам в ЦАП на матрице R-2R.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»27Лабораторная №7 ИССЛЕДОВАНИЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (АЦП)Цель работы: изучение принципов построения и исследование основныххарактеристик преобразователей напряжение-код, называемых обычно аналого-цифровыепреобразователи (АЦП). Для исследования используется лабораторный макет общий дляизучения ЦАП и АЦП. Принципиальная схема макета приведена в конце описаниялабораторных работ.Порядок выполнения работыПодключите к макету лабораторной работы источники питания, строго соблюдаяполярность и номинал.Задание 1. Исследование АЦП последовательного действия.Схема АЦП последовательного действия представлена на рисунке 7.1.Рисунок 7.1Выберите в качестве источника данных на ШД выход исследуемого АЦП, включиввыключатель S2.1.1.

Исследуйте процесс преобразования в режиме внешнего запуска. Для этого сгенератора импульсов на вход "Запуск" подайте импульсы положительной полярностиамплитудой 4 В, длительностью 1 мкс и периодом повторения равным 2 мс. Установитеперемычку П2.2 для подключения постоянного напряжения к входу АЦП.2. Подключите перемычкой П3.1 выход генератора стабильного тока (ГСТ) кконденсатору C2. С помощью осциллографа просмотрите, а затем зарисуйте в рабочуютетрадь временные диаграммы в контрольных точках исследуемого АЦП (КТ1, КТ2, КТ3)для 2-х разных уровней входного сигнала (регулируется резистором R3).

Определитевремя преобразования в обоих случаях по задержке появления сигнала "Готов" (КТ3)относительно импульса запуска.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»283. Подключите перемычкой П3.2 зарядный резистор R8 к конденсатору C2. Спомощью осциллографа просмотрите, а затем зарисуйте в рабочую тетрадь временныедиаграммы в контрольных точках исследуемого АЦП (КТ1, КТ2, КТ3) для 2-х разныхуровней входного сигнала (регулируется резистором R3).

Определите времяпреобразования в обоих случаях по задержке появления сигнала "Готов" (КТ3)относительно импульса запуска;4. Снимите зависимость цифрового кода на выходе АЦП от уровня входногосигнала (4 – 5 значений). Входное напряжение необходимо контролироватьосциллографом, подключенным к КТ1. Код следует контролировать по светодиодныминдикаторам. Результаты занесите в таблицу:Напряжение Uвх (КТ1)Код при заряде C2 от ГСТ Код при заряде C2 от R8(П3.1)(П3.2)Определите относительную нелинейность АЦП.5.

Исследуйте процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код.Отключите генератор импульсов запуска от входа "Запуск". Установите перемычку П1.2,и переключите перемычку П2 из положения П2.2 в положение П2.1. Установитеперемычку П4.1. На аналоговый вход схемы подайте сигнал от генераторасинусоидальных колебаний частотой 50-100 Гц и амплитудой 5…10 В. Осциллографподключите к выходу UORN контрольного ЦАП1 (КТ4).

Зарисуйте осциллограммы в КТ1 иКТ4 с одинаковым масштабом по амплитуде.6. Определите предельную частоту преобразования, увеличивая частоту входныхсигналов. Предельную частоту оценивайте по искажениям выходного сигнала. Объяснитеполученные результаты.Задание 2. Исследование АЦП поразрядного кодированияСхема АЦП поразрядного кодирования представлена рисунке 7.2.Выберите в качестве источника данных на ШД выход исследуемого АЦП, включиввыключатель S2.2 макета.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»29Рисунок 7.2.1. Исследуйте процесс приближения кода к стационарному значению.

Установитеперемычку П2.2 для подключения постоянного напряжения к входу АЦП. Установитеперемычку П4.2. Сигнал готовности с выхода КТ6 используйте для синхронизацииосциллографа. Осциллограф подключите к выходу UORN контрольного ЦАП1 (КТ4).Зарисуйте осциллограммы для различных значений Uвх (2…3 значения). Оцените времяпреобразования.2. Исследуйте процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код.Установите перемычку П1.2, и переключите перемычку П2 из положения П2.2 вположение П2.1. Установите перемычку П4.1.

На аналоговый вход схемы подайте сигналот генератора синусоидальных колебаний частотой 200..300 Гц и амплитудой 5…10 В.Осциллограф подключите к выходу UORN контрольного ЦАП1 (КТ4). Зарисуйтеосциллограммы в КТ1 и КТ4 с одинаковым масштабом по амплитуде.3. Определите предельную частоту преобразования, увеличивая частоту входныхсигналов.

Предельную частоту оценивайте по искажениям выходного сигнала. Объяснитеполученные результаты.Задание 3. Исследование АЦП параллельного действияСхема АЦП параллельного действия приведена на рисунке 7.3.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»30Рисунок 7.3.Выберите в качестве источника данных на ШД выход исследуемого АЦП, включивключ S2.3 макета.1. Снимите зависимость линейного позиционного кода и выходного кода АЦП отуровня входного сигнала. Установите перемычку П2.2 для подключения постоянногонапряжения к входу АЦП. Уровень входного сигнала регулируется резистором R3 иконтролируется в КТ1 осциллографом. 15-разрядный линейный код и выходной двоичныйкод АЦП контролируется соответствующими светодиодными индикаторами.

Результатыпоместите в таблицу:Напряжение Uвх (КТ1)линейный позиционный код (на двоичный кодвыходе компараторов)(индикатор «Шина»)2. Оцените относительную нелинейность АЦП.3. Исследуйте процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код.Установите перемычку П1.2, и переключите перемычку П2 из положения П2.2 вположение П2.1. На аналоговый вход схемы подайте сигнал от генераторасинусоидальных колебаний частотой 20..30 кГц и амплитудой 5…10 В. Осциллографподключите к выходу UORN контрольного ЦАП2 (КТ5). Зарисуйте осциллограммы в КТ1 иКТ5.4. Определите предельную частоту преобразования, увеличивая частоту входныхсигналов.

Предельную частоту оценивайте по искажениям выходного сигнала.Объясните полученные результаты.Контрольные вопросы1. Назначение АЦП. Методы аналого-цифрового преобразования.2. Основные характеристики АЦП.3. Принцип работы АЦП последовательного действия.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»314. Структурная схема АЦП последовательного действия.5. Время преобразования АЦП последовательного действия.6.

Чем обусловлена нелинейность преобразования АЦП последовательного действия.7. Как рассчитать разрядность АЦП последовательного действия.8. Принцип работы АЦП поразрядного кодирования.9. Как рассчитать время преобразования АЦП поразрядного кодирования.10. Структурная схема АЦП поразрядного кодирования.11. Принцип работы АЦП параллельного действия.12. Структурная схема АЦП параллельного действия.13.

Время преобразования АЦП параллельного действия.14. Назначение шифратора в АЦП параллельного действия.15. Как рассчитать резистивный делитель в АЦП параллельного действия.16. Какие требования предъявляются к компараторам в АЦП параллельного действия.ОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н. Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровыхустройств»32Макет для исследования ЦАП и АЦПОглавлениеН.А. Жаркова, А.Н.

Глотов, Е.К. Кузьмина «Исследование типовых узлов цифровых устройств».