ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 10.. "ИЗУЧЕНИЕ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ"




 

Изучить схему и устройство платы №1, определить расположение счетчиков, их входов и выходов, назначение переключателей.

Включить питание стенда и осциллографа.

1. Исследование ИС К561ИЕ10.

а) Снятие синхронных временных осциллограмм напряжений счетчика

 

ГТИ  
R CT2 Q1 Q2 C Q3 Q4 ЕС Q5 Q6 Q7 Q8
Осциллограф     Синхр.  

 


 

 

Рис.8. Схема исследований..

Включить питание макета, переключатель тип питания в положении ± 6 В. Собрать схему рис.8., зарисовать синхронную диаграмму рис.9.

Засинхронизировать осциллограф отрицательным фронтом L напряжения с выхода Q 5. Сигнальный вход подключен к Q5 на экране должно помещаться 0,7 периода этого напряжения, при этом в отчете полпериода должны занимать 16 клеток (делений). Рис.9.

Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
C
t1
t
t
t
t
t
t

 

Рис.9. Синхронные диаграммы работы счетчика.

 

 

Зарисовать в одной системе координат по времени (одну под другой) синхронные осциллограммы напряжений на входе С и выходах Q1, Q2, Q3, Q4. Q5 уже нарисована раньше, на осциллографе необходимо измерить длительность полупериода сигнала Q5 t1 и нанести его на график, чтобы привязать 16 клеток к реальному времени. Подключатся к выводам микросхемы синий разъем с помощью переходников. Выключить макет и разобрать схему.

б) Исследование делителя с заданным Кд.

Собрать схему представленную на рис.10.

Вариант   А Б В Г Д Е Ж З
8 –ми разр. сч К561ИЕ10 КД                
К561ИЕ14 КД                

 

D2
Uвх
Uвых
D1
S1
E
R1-R8
ГТИ  
Осциллограф     Синхр.  
R CT2 Q1 Q2 C Q3 Q4 ЕС Q5 Q6 Q7 Q8
&

 

 


 

 

Рис.10. Схема делителя.

Необходимо перевести заданное значение КД в двоичный код

27 26 25 24 23 22 21 20
               
               

 

Например КД=165; 165-128=37-32=5-4=1-1

От КД отнимается старший разряд если он присутствует в числе во второй строчке таблицы ставится 1 в соответствующем разряде от разности вычитается следующий разряд если значение разряда больше разности в этом разряде ставится 0 и вычитается следующий разряд и т.д. до разности 0. Значение двоичного кода набирается на восьмиразрядном переключателе, (1 вверх) старший разряд справа, младший слева.

Подключить выход схемы И к входу R.

Измерить периоды выходного Uвых(Q8) и входного сигналов Uвх (С) определить значение Кд. Зарисовать осциллограмму Uвых (Q 8). КДВЫХ/ ТВХ

 

в) Стробирование входного сигнала.

На вход С подать сигнал с вывода 1 генератора, а на вход ЕС с вывода 4, этим сигналом засинхронизировать осциллограф Г.

Зарисовать в одном временном масштабе осциллограммы на входах С, ЕС и выходе Q 1. Посмотрите напряжения на выходах Q2, Q3, Q4, объясните их форму.

г) Наблюдение работы делителя с помощью светодиодов.

Установить частоту входного сигнала примерно 2Гц. В выходной разъем включить линейку светодиодов, наблюдать срабатывание разрядов при различных Кд, отмечая максимальный код на выходе.

 

2. Исследование ИС К561ИЕ9.

а) Осциллограммы работы счетчика.

Подключить напряжения на входы счетчика С, Е, R для запуска положительным фронтом входного сигнала fвх = 10 кГц. Засинхронизировать осциллограф от положительного фронта сигнала с выхода переноса Р. Развертку установить так, чтобы на экране было 1,5 периодов сигнала переноса.

Зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходах Q0-Q7, Р в одном временном масштабе, одна осциллограмма под другой. В отчете привести схему измерений.

б) Исследование счетчика с помощью светодиодов.

В выходной разъем (коричневый) включить светодиодную линейку. Объяснить почему горят все диоды. Уменьшить частоту входного сигнала до 2 Гц, наблюдать работу счетчика.

3. Исследование ИС К561ИЕ14.

a) Работа счетчика в двоичном десятичном режимах.

Подключить напряжения на входы левого счетчика С, ЕД, ЕС для счетного режима. Fвх = 2Гц. На выходной разъем подключить светодиодную линейку. Наблюдать максимальный код на выходе при двух положениях переключателя 2/10.

б) Прямой счет.

Собрать делитель с заданным Кд при прямом счете. С помощью светодиодов определить максимальный и минимальный коды.

в) Обратный счет.

Собрать делитель с заданным Кд при обратном счете. С помощью светодиодов определить максимальный и минимальный коды.

По пунктам а, б, в в отчете привести схемы измерений.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 10.

"ИЗУЧЕНИЕ ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ"

Цель работы: Изучение основных узлов и принципа действия различных типов цифроаналоговых преобразователей. Исследование влияния значений элементов на точность преобразования.

Основная часть.

Токовые ключи
Резистивная матрица  
Опорное напряжение  
ОУ
Схема согласования
N разрядный двоичный код 0 1 n-2 n-1  
UВЫХ
При использовании ЦВМ и микропроцессоров в системах управления технологическими процессами, сбора и обработки данных, научных экспериментах требуется преобразование аналогового сигнала от датчиков в цифровой двоичный код, необходимый для работы ЦВМ, и обратное преобразование цифрового кода в аналоговый сигнал управления. Преобразование многоразрядного двоичного кода в многоуровневый аналоговый сигнал производится цифроаналоговым преобразователем ЦАП. Существует два основных вида ЦАП: с резистивной матрицей и с усреднением во времени. Структурная схема ЦАП первого типа приведена на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Упрощенная схема ЦАП первого типа

 

Управляющее устройство замыкает токовые ключи тех разрядов, в которых "1", при этом на выход подаются разрядные токи с резистивной матрицы. Токи соседних разрядов отличаются ровно в два раза. С помощью ОУ выходной ток, являющийся суммой разрядных токов, преобразуется в напряжение. Опорное напряжение служит для формирования разрядных токов и обычно задает максимальный уровень UВЫХ. Используются резистивные матрицы двух типов: R·2К рис. 2а и 2R-R рис. 2б. Общий ток IΣ является суммой токов, текущих от источника UОП через резисторы тех разрядов, ключи которых замкнуты (в нижнем положении). Матрица 2R-R- состоит из двух номиналов резисторов, отличающихся в два раза при любом

 

Рис.2. Схемы резистивных матриц.

Аналоговые ключи выполняются на полевых или биполярных транзисторах, они не должны изменять величину разрядного тока

Выходное напряжение

Для матрицы R·2К напряжение старшего разряда будет UОП, а для матрицы 2R-R напряжение старшего разряда UОП / 2, каждый последующий разряд будет иметь в два раза меньшее напряжение на выходе.

Суммирование может производиться по току или по напряжению. Иногда используются матрицы для преобразования двоично-десятичного кода. Если вместо UОП подать переменное напряжение на выходе будет переменное напряжение, величина которого будет определяться значением входного двоичного кода. На ЦАПе можно строить аттенюаторы напряжения или перемножатели [аналог Х код]. Если позволяет усилитель-преобразователь Д1, то UВЫХ может быть знакопеременным выражением при UОП знакопеременном.

К основным параметрам ЦАП относятся: разрядность входного кода, погрешности преобразования, динамические параметры, диапазон изменения входного и выходного сигналов, напряжение питания, потребляемый ток. Кроме этого в справочниках приводятся данные о технологии, совместимости, возможности перемножения, наличии регистров хранения и другие. Число разрядов входного кода К определяет число градаций выходного напряжения 2К, по нему можно определить разрешающую способность ЦАП и величину младшего значащего разряда (МЗР) UОП / (2К - 1). Современные ЦАП имеют К = 6÷18. Абсолютная погрешность преобразования dПШ - отклонение выходного напряжения от расчетного в конечной точке характеристики преобразования ХП рис. З. Выражается в долях младшего разряда (МР) или в процентах от полной шкалы выходного напряжения. Типичное значение dпш = 0,5 МР. Может устраняться при настройке. Нелинейность dл - максимальное отклонение реальной ХП от теоретической. Дифференциальная нелинейность dлд - максимальное отклонение разности двух выходных сигналов, соответствующих соседним кодам, от значения МР. Нелинейности подстройкой не компенсируются, измеряются в долях МР или в процентах от полной шкалы. Время установления tУСТ - интервал времени от подачи входного кода до момента установления с заданной погрешностью (± 0,5 МР) выходного напряжения. Определяет быстродействие ЦАП tУСТ = 0,001 ÷ 30 мкс.

В некоторых случаях, когда преобразованное напряжение действует на инерционную нагрузку, применяют преобразователь код - длительность импульса на рис.4. Каждый разряд преобразуется в периодические импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых отличается в два раза у соседних разрядов. Длительность импульса, соответствующего старшему разряду составляет Т/2. При интегрировании длительность преобразуется в амплитуду.

Описание макета.

 

Макет состоит из двух плат: платы ЦАП (нижняя левая) и платы счетчиков (нижняя средняя). Гнезда стенда, расположенные слева, служат для подключения генератора синусоидальных колебаний (пункт 6 раздела "Порядок выполнения работы"). Гнезда, расположенные справа, служат для подключения осциллографа к выходу ЦАП. В левом верхнем углу макета расположен генератор тактовых частот (гнезда 1-8), тактовая частота уменьшается в 2 раза при увеличении номера гнезда на 1. На плате ЦАП расположены две четырехразрядные резистивные матрицы типов R·2К и 2R-R. Матрица R·2К расположена слева и имеет в каждой ветви подстроечный резистор для регулирования тока в пределах (± 5%). Постоянное опорное напряжение, подаваемое на матрицы, регулируется с помощью потенциометра R1. На микросхемах Д1 и Д2 выполнены аналоговые КМОП ключи. Микросхема ДЗ преобразует цифровой код в напряжение, управляющее работой ключей. Операционный усилитель Д4 преобразует IΣ резистивной матрицы в выходное напряжение. Токовые ключи подключаются к матрице с помощью разъема. Цифровой код (входной цифровой сигнал) может подаваться на вход ЦАП как вручную, с помощью 4-х движкового переключателя типа ВДМ1-4 (S1), так и автоматически при подключении разъема х1 к выходу счетчика, запускаемого от генератора тактовой частоты. При выполнении работы используется четырехразрядный реверсивный счетчик на микросхеме К561ИЕ14, расположенный в левом нижнем тьего входу "С" один из выходов генератора. На управляющих входах "ЕС" и "ЕД" при этом должны быть низкие уровни (они исходно установлены). Выход "Р" счетчика при этом используется для внешней синхронизации осциллографа. Для переключения счетчика из режима суммирования в режим вычитания и наоборот, а также для изменения модуля счета (двоично-десятичный) используются переключатели, "+/-" и "2/10" соответственно. Выходной код можно проконтролировать с помощью разъема, расположенного над счетчиком.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: