Практическая часть
Проведите исследование различных схем ЦАП:
1. Исследование цап с весовыми резисторами
Соберите схему согласно рис. 1.8.
Рисунок 1.8 – ЦАП с весовыми резисторами
ЦАП с весовыми резисторами состоит из двух узлов: резистивной схемы (матрицы) на резисторах 18,7ком, 37,5ком, 75ком, 150ком и суммирующего усилителя с резистором обратной связи 10ком. Опорное напряжение Uоп (3 В) подключается к резисторам матрицы переключателями A, B, C, D, управляемыми одноименными клавишами клавиатуры и имитирующими преобразуемый код. Выходное напряжение на выходе операционного усилителя измеряется мультиметром.
А). Определите, по какому закону выбираются сопротивления в ЦАП с весовыми резисторами.
Рассчитайте относительную и абсолютную разрешающую способность ЦАП.
Б). Рассчитайте коэффициенты усиления напряжения ОУ и выходное напряжение ЦАП в схеме для всех вариантов переключателей A,B,C,D. Результаты расчета сравните с результатами, полученными на модели.
Определите изменение выходного напряжения ЦАП при переходе к каждому очередному двоичному числу.
В). Получите выражение для расчета выходного напряжения ЦАП в общем виде и проверьте его на модели.
Г). Замените переключатели А, В, С, D программными переключателями (реле времени), имитирующими последовательное во времени с интервалом 5 секунд появление кодовых комбинаций 0001, 0011, 0111, 1111. Зарисуйте график зависимости напряжения на выходе ЦАП от времени.
2. Исследование цап лестничного типа
Соберите схему согласно рис. 1.9. Схема ЦАП такого типа состоит из резистивной матрицы R-2R, напоминающей лестницу, и суммирующего усилителя.
Рисунок 1.9 – ЦАП лестничного типа
А). Проведите исследование данной схемы. Рассчитайте выходное напряжение ЦАП для всех комбинаций переключателей A, В, С, D и сравните полученные результаты с результатами моделирования. Постройте график зависимости выходного напряжения ЦАП от комбинаций переключателей A, B, С, D. Какому квадранту принадлежат полученные показания?
Б). Определите изменение выходного напряжения ЦАП при переходе к каждому очередному двоичному числу.
В). Измените полярность подключенного источника на противоположный. Постройте график зависимости выходного напряжения ЦАП от комбинаций переключателей A, B, С, D. Какому квадранту принадлежат полученные показания?
Г). Сравните ЦАП с весовыми резисторами и ЦАП лестничного типа, сделайте выводы.
3. Исследование четырехразрядного цап лестничного типа на базе
счетчика 74160. Соберите схему четырехразрядного ЦАП лестничного типа на базе счетчика 74160 согласно рис. 1.10.
Рисунок 1.10 – ЦАП на основе двоично-десятичного счетчика 74160
Рисунок 1.11 – Осциллограммы сигналов на счетном входе и выходе ЦАП
Получите осциллограммы сигналов ЦАП на его счетном входе и выходе согласно рис.1.11.
А). Изменяя частоту следования входных импульсов 1, 5, 10, 15 гц получите осциллограммы на входе и выходе ЦАП.
Б). Изменяя параметры функционального генератора, исследуйте свойства ЦАП. Сделайте соответствующие выводы по полученным результатам.
Исследуйте собранную схему и определите основные параметры ЦАП, рассмотренные в теоретической части лабораторной работы.