Навчальні завдання

_{Завдання 1. (для парних варіантів)}

_{Запустити лабораторний комплекс Labworks і середовище MS10 (клікнувши мишкою на команді Експеримент меню комплексуLabworks). Відкрити файл 36.4.ms10, розташований в каталозі CircuitDesignSuite 10.0 середовища MS10, або зібрати на робочому полі середовища MS10 схему для випробування аналого-цифрового перетворювача з ЦАП (рис. 16.2) і встановити в діалогових вікнах компонентів їх параметри або режими роботи. Скопіювати схему на сторінку звіту.}

_{В схему (рис. 16.2) включені власне бібліотечний 8-розрядний АЦП (ADC); джерела опорної напруги Е1 і Е2 (підключені до входів Vref+ і Vref- АЦП); генератор Е4 для синхронізації роботи (підключений до входу SOC) і дозволу (вхід OE) на видачу двійкової інформації на виходи D0,…,D7 АЦП, з якими з’єднані входи логічного аналізатора XLA1 і пробники X0,…,X7; функціональний генератор XFG1 в якості джерела вхідного сигналуuвх (підключений до входу Vin); Ц АП (DAC) і осцилограф XSC1. Вихід EOC служить для передачі двійкової інформації АЦП, наприклад, на ЕОМ.}

_{Дослідити точність перетворювача АЦП рівнів вхідної напруги uвх в цифровий код за допомогою пробників X0,…,X7, логічного аналізатора XLA1, а також ЦАП і осцилографа XSC1.}

_{З цією метою:}

• _{Тимчасово видалити провід 1 (див. рис. 16.2) і підключити вхід VinbАЦП до додатного полюса джерела постійної напруги Е3;}

• _{Скласти таблицю, аналогічну табл. 36.1, в перший стовпець якої записати рівні напруги}

_{uвх = 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,4; -0,5; -1,0: -2,0 В,}

_{почергово задавані в діалоговому вікні генератора Е3;}

• _{Встановити в діалогових вікнах генераторів Е1 і Е2 ЕРС Е1 = 2,5 В, і ЕРС Е2 = -2,5 В;}

• _{Запустити програму моделювання АЦП і заносити в поля складеної таблиці значення напруги uвих.(ЦАП)з виходу ЦАП, вимірювані на екрані осцилографа за допомогою візирної лінії; двійковий еквівалент D(2)перетворюваної напруги, визначаємий по світінню пробників X7,…,X0; шістнадцятковий код D(16), зчитуваний з дисплея аналізатора XLA1;}

• _{отримувані з виходу АЦП десяткові інверсні сигнали D(10)інв.Перерахувати на неінверсні D(10)по виразу}

_{D(10) = D(10)інв.-128}

_{і занести в відповідні стовпці таблиці;}

• _{розрахункові десяткові еквіваленти D(10)розр. Двійкового D(2) на виході АЦП при заданому значенні вхідної напруги uвхвизначити по формулі}

_{D(10)розрах = 256uвх/(E1+|-E2|),}

_{і занести в другий праворуч стовпець таблиці;}

• _{розрахувати похибки вимірювань напруги по виразу}

_{ΔU% = 100(uвих(ЦАП) – uвх)/uвх}

_{і занести в правий стовпець таблиці.}

_{В якості прикладу в табл. 16.1 приведені дані для вимірів при моделюванні АЦП при Е1 = 3 В і Е2 = -3 В, які близькі до розрахункових значень.Так, при Е1 = |Е2| = 3 В і uвх = Е3 = 1 В розрахунковий десятковий еквівалент D(10)розрах = 256·1/6 ≈42,67 при виміряному D(2) = 10101010 і D(10) = 42. При цьому похибка вимірів складає 3,56%.}

_{Таблиця 16.1}

uвх, В	uвых(ЦАП), В	D(2)	D(16)	D(10).инв	D(10)	D(10)расч	ΔU%
0,1	0,09375	10000100	84	132	4	4,27	6,25
0,5	0,5156	10010101	95	149	21	21,33	3,12
1,0	0,9644	10101010	АА	170	42	42,67	3,56
2,0	2,017	11010101	D5	213	85	85,34	0,85
2,5	2,484	11101010	ЕА	234	106	106,67	0,64
2,9	2,906	11111011	FB	251	123	123,74	0,21
-1,0	-0,9844	01010101	55	85	-43	-42,67	3,56

_{Завдання 2.(для непарних варіантів). Дослідити процес перетворення вхідної напруги трикутної форми в цифрові коди, а потім за допомогою ЦАП – в ступінчату напругу, апроксимуюча напруга uвх.}

_{Для цього:}

• _{видалити провід, з’єднуючий вихід генератора Е3 з входом Vin АЦП, і відновити провід 1, з’єднуючий вихід «+» функціонального генератора XFG1 з виходом Vin АЦП (див. рис. 16.2);}

• _{встановити параметри генератора XFG1 (рис. 16.3, а): напруга трикутної форми зі скважністю N = 99і амплітудою 1 В (діапазон від -1 В до 0,98 В) і його частоту fг = 50 Гц;}

• _{запустити програму моделювання АЦП;}

• _{отримати і скопіювати на сторінку звіту осцилограму вхідної напруги uвх, осцилограму ступінчатої напруги uвих(ЦАП) з виходу ЦАП (див. рис. 16.3, б), і часові діаграми сигналів з виходів D0,…,D7 АЦП, що надходять на входи л огічного аналізатора XLA1 і являються двійковими еквівалентами дискретних звітів uвх(kΔt) вхідної напруги (рис. 16.4);}

с користавшись візирними лініями, и провести аналіз формування напруги u_{вих(ЦАП)}, апроксимуючого вхідну напругу u_вх, зокрема, виміряти напругу і висоту його ступенів в різні моменти перетворення (з інтервалом в 1мс в моменти додатного перепаду тактового імпульсу синхронізації) і порівняти

їх з звітами u_вх(kΔt) напруга u_вх.

Так, при частоті синхронізації f_c = 1 кГц і частоті пилообразної (пікоподібної) напруги f_г = 50 Гц утворилося на виході ЦАП двадцять ступенів напруги u_{вих(ЦАП)}, середня висота яких рівна U_ст≈93,7 мВ при розрахунковому значенні Δu = u_вх.max/(N + 1) = 1,98/21 = 94 мВ. Перша ступінь висотою 66 мВ сформувалася після витікання 0,5 мс з моменту включення моделювання при рівні вхідної напруги u_вх = -93,4 мВ, друга – при u_вх = -0,849 В висотою 93,75 мкВ і т. д.

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Найменування і мета роботи

2. Перелік пристроїв, використаних в експериментах, з їх короткими характеристиками.

3. Зображення електричної схеми для випробування аналого-цифрового перетворювача.

4. Копії осцилограм і часових діаграм сигналів з різних вузлів схеми, відображаючі роботу досліджуваного АЦП.

5. Таблиця з результатами вимірювань і розрахунків вхідних відліків вхідної напруги і вихідних кодів АЦП.

6. Висновки по роботі.