6
|
Аналогово-цифрови преобразуватели (АЦП)
|
Задачи за изпълнение
1. Да се подаде номинално захранващо напрежение +15V от източника ЛАМС-101. Масата на макета означена с GND да се свърже към масата на захранващия блок.
2. Изследване на паралелен аналогово-цифров преобразувател (паралелен метод за АЦ-преобразуване) (схема 1 от макета).
2.1. Да се разучи макетът и да се пречертае от заданието схемата на 3 битовия паралелен АЦП (фиг. 1).
2.2. Да се измерят опорните напрежения , , , , , и , както и напрежението .
2.3. Да се изчисли напрежението съответстващо на „най-малкия разред” (Least Significant Bit – LSB) като се използва формулата
.
2.4. За интервалите на входното напрежение посочени в таблица 1 да се определят изходните състояния на компараторите и съответните двоични числа . Входното напрежение се подава към АЦП като с проводник се свързва накъсо извод с извод . Преобразуването се извършва на един такт на сигнала . Преди всяко преобразуване да се нулира АЦП чрез еднократно натискане на бутона . При високо ниво на компараторите (логическа 1) има светлинна индикация. Получените резултати да се нанесат в таблица 1.
Таблица 1. Състояния на паралелния АЦП (фиг. 1) в зависимост от входното напрежение.
Входно напреже-
ние
|
Състояние на компа-
раторите
|
Двоично
число
|
Десетичен еквивалент
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фиг. 1. Паралелен 3-битов аналогово-цифров преобразувател.
3. Изследване на аналогово-цифров преобразувател с последователно приближение (тегловен метод за АЦ-преобразуване) (схема 2 от макета).
3.1. Да се разучи макетът и да се пречертае от заданието схемата на 8-битовия АЦП с последователно приближение (фиг. 2).
3.2. Да се реализира схемата на АЦП като се осъществят следните връзки: (1) входното напрежение (схема 1) се подава към АЦП като с проводник се свързва с входа ; (2) напрежението от изхода на компаратора се подава към извод вход на регистъра за последователно приближение (SAR) AМ2502; (3) единичните импулси от (извод ) се подават към тактовия вход на SAR; (4) напрежението от изхода на ЦАП AD7524 се подава към инвертиращия вход на компаратора.
3.3. За входно напрежение и да се изпълни преобразуване в съответни двоични числа . Преди аналого-цифровото преобразуване да се нулира АЦП чрез натискане и задържане на бутона и едновременно с това еднократно се натиска бутонът .
На всеки такт да се измерва напрежението в изхода на ЦАП – и да се сравнява с входното напрежение . Получените резултати за двете входни напрежения да се представят таблично (таблица 2) и като времедиаграми в съответен мащаб, както е показано на фиг. 3.
Таблица 2. Състояния на последователния АЦП (фиг. 2)
No такт
|
Цифров код B7…B0
|
Изход ЦАП (DAC2)
|
1.
|
|
|
Фиг. 2. Фиг. 3.
3.4. За входно напрежение и да се изчислят съответните двоични числа по формулата
, където и .
Получените резултати да се сравнят с измерените стойности в т. 3.3.
4. Изследване на преброителен аналогово-цифров преобразувател (преброителен метод за АЦ-преобразуване) (схема 3 от макета).
4.1. Да се разучи макетът и да се пречертае от заданието схемата на 8-битовия преброителен АЦП (фиг. 4).
4.2. Да се реализира схемата на АЦП като се изпълнят следните връзки: (1) входното напрежение (схема 1) се подава към АЦП като с проводник се свързва накъсо извод с извод ; (2) напрежението от изхода на компаратора се подава към единия вход на логическата врата ; (3) единичните импулси от (извод ) се подават към другия вход на логическата врата; (4) изходът на логическата врата се подава към сумиращия вход на брояча (броячът е съставен от два каскадно свързани 4-битови броячи 74HC193) и (5) напрежението от изхода на ЦАП AD7524 се подава към инвертиращия вход на компаратора.
4.3. За входно напрежение и да се изпълни преобразуване в съответни двоични числа . Броят тактовете на сигнала необходим за всяко преобразуване е различен за различните стойности на входното напрежение. Преди всяко преобразуване да се нулира АЦП чрез еднократно натискане на бутона . След края на всяко преобразуване да се отчете двоичното число . Краят на преобразуването се определя от изход COMP.
Фиг. 4. Преброителен (броячен) 8-битов аналогово-цифров преобразувател.
4.4. За входно напрежение и да се изчислят съответните двоични числа по формулата
, където и .
Получените резултати да се сравнят с измерените стойности в т. 4.3.
5. Обобщение
Въз основа на проведените експериментални изследвания за трите метода на преобразуване да се попълни таблица 2.
Таблица 2. Сравнение на различните методи за аналогово-цифрово преобразуване.
Метод
|
Брой тактове за преобразуване
|
Брой на опорните напрежения
|
Предимства и недостатъци
|
Паралелен метод
|
|
|
|
Тегловен метод
|
|
|
|
Преброителен метод
|
|
|
|
УССС – „Аналогово-цифрови преобразуватели (АЦП)”. Лаб. упр. №4.
Сподели с приятели: |