Питання і завдання для повторення:
1. Що таке АЦП прямого перетворення, в яких пристроях його доцільно застосовувати?
Лабораторна робота № 10 Аналогo-цифрові та цифро-аналогові перетворювачіЦап сходовоготипу.
Мета:Вивчити алгоритми роботи ЦАП сходового типу.
Програмне забезпечення: програмне забезпечення комп'ютерного моделювання електронних схем (програма Electronic Workbench).
Основні теоретичні відомості
Схема ЦАП сходового типу наведена на рис. 10.1. Вона складається з резістов-ної матриці R-2R, яка нагадує сходи, і підсумовує підсилювача. Перевага такого з'єднання резисторів полягає в тому, що використовуються резистори тільки двох номіналів. Опір кожного з резисторів R1 ... R5 дорівнює 20 кОм, а резисторів R6 ... R8, Ro - 10 кОм. Зазначимо, що опору горизонтально розташованих резисторів "драбини" рівно в 2 рази більше опорів вертикальних.
Мал. 10.1 ЦАП сходового типу.
ЦАП сходового типу подібний ЦАП з ваговими резисторами. У розглянутому прикладі використовується опорна напруга 3,75 В. Перехід до кожної наступної двійковій послідовності на входах призводить до збільшення аналогового вихідного сигналу на 0,25 В. Опорна напруга вибрано рівною 3,75 В з міркування зручності сполучення з ІМС сімейства ТТЛ при заміні ключів A. .. D такими ІМС.
Вихідна напруга ЦАП на мал. 10.1 визначається за формулою:
(10.1)
де S, - значення цифрового сигналу (0 або 1) на i-му вході, n - число розрядів перетворення (для схеми на мал. 10.1 n = 4), R - опір резистора матриці R-2R (R = 10 кОм для схеми на рис. 10.1).
Варіант ЦАП з використанням комутуючого пристрою двійково-десяткового лічильника 74160 (К155ІЕ9) показаний на мал. 10.2.
Мал. 10.2. Чотирирозрядний ЦАП сходового типу на базі лічильника 74160
Мал.
10.3. Осцилограми
сигналів на рахунковому вході лічильника
74160 (А) і виході ЦАП (В)
З порівняння ЦАП на мал. 10.1 та 10.2 видно, що в другому відсутне джерело опорної напруги - його роль виконує сам лічильник-комутатор. Еквівалентне значення Uon можна отримати на підставі формули (10.1) і результатів осцилографічних вимірювань, показаних на рис. 10.3. Зокрема, максимальна вихідна напруга ЦАП VB2 = -2,8125 В, мінімальне - VB1 = -0,3125 В, їх різниця - VB2-VB1 = -2,45 В.
Порядок виконання роботи
За допомогою формули (10.1) розрахуйте вихідну напругу ЦАП на мал .10.1 для всіх 16 комбінацій перемикачів А, В, С, D і порівняйте отримані результати з результатами моделювання. Результати занесіть у таблицю 10.1.
Замініть перемикачі А, В, С, D у схемі на мал. 10.1 програмними перемикачами, що імітують послідовне в часі з інтервалом 5 с поява кодових комбінацій 0001, 0010, 0100 і 1000.
Використовуючи формулу (10.1) і результати моделювання, розрахуйте еквівалентне напруження Uon для схеми на мал. 10.2.
Таблиця 10.1.
-
D
C
B
A
U0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
Зміст звіту
Назва та мета роботи.
Схема дослідження.
Таблиці, графіки.
Висновки.