Росжелдор

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет

путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

МИУС

Методические указания к лабораторным работам

Ростов-на-Дону

2014

Лабораторная работа. Исследование функциональных узлов миус. Цифро-аналоговые преобразователи

1. Цель работы Изучить принцип формирования аналоговых сигналов в микропроцессорных системах, познакомиться с работой цап.

2. Общие сведения

При преобразовании сигналов из цифровой формы представления в непрерывный сигнал в МИУС используются цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).

Для заданного аналогового сигнала необходимо произвести дискретизацию и квантование. При этом необходимо учитывать такие параметры, как максимальное напряжение выходного сигнала - , частоту дискретизации - F_s, разрядность ЦАП – n, количество уровней квантования и др.

Дискретизация заключается в разбиении сигнала отсчеты по времени, период следования которых t_S определяется заданным количеством отсчетов M на период сигнала Т:

.

Частота дискретизации F_s определяется соотношением:

.

Проекции на ось напряжения точек, соответствующих отсчетам, позволяют получить мгновенные значения напряжения в точках дискретизации.

При квантовании сигнала выбирается опорное напряжение U_ref, определяющее диапазон изменения выходного напряжения ЦАП. U_ref должно быть больше, чем заданное _. Для каждого из M отсчетов формируемого сигнала определяется кодовая комбинация, соответствующая значению выходного напряжения U_{вых M}.

Для определения шага квантования сигнал разбивается по напряжению на 2ⁿ интервалов, где n соответствует разрядности кодовых комбинаций на входах ЦАП.

В общем случае значение напряжения, формируемого на выходе n-разрядного ЦАП, определяется соотношением:

,

где D – десятичный эквивалент числа на входе ЦАП,

U_ref – значения опорного напряжения,

n – разрядность ЦАП.

Шаг квантования или минимальное приращение напряжения на выходе ЦАП определяется как:

.

Десятичный эквивалент числа на входе ЦАП, соответствующий каждому отсчету, определяется соотношением:

,

где – значение выходного напряжение, принятое для отсчета М.

Пример. Получить на выходе ЦАП синусоидальный сигнал с заданными параметрами:

• период сигнала Т =64 мс,

• постоянная составляющая U₀ = +2 В,

• амплитуда Um_ВХ =2 В,

• количество отсчетов M = 8,

• разрядность ЦАП n=8.

Рисунок 1 –Пример дискретизации синусоидального сигнала

Определим период частоты дискретизации:

Следовательно, частота дискретизации составит:

Максимальное напряжение на выходе ЦАП для заданного сигнала:

= U₀ +Um_ВХ = 4В.

Выберем опорное напряжение 4 В, тогда шаг квантования соответствует значению:

.

Рассчитаем кодовые комбинации для 1 и 2 отсчетов:

Таблица 1 - Кодовая таблица для синусоиды на 8 отсчетов

№ отсчета	1	2	3	4	5	6	7	8
Uвых, В	2	3,4	4	3,4	2	0,6	0	0,6
Кодовые комбинации, HEX	80	Da	FF	Da	80	25	00	25