Задание 3

В аналого-цифровом преобразователе (АЦП) выключите антиэлайсинговый ФНЧ (на входе схемы выборки-хранения (СВХ)). Установите разрядность АЦП N = 4, тип логики последовательного уравновешивания «1». Выберите в качестве передаваемого сигнала треугольный импульс (№ 4 от источника сигнала) при его длительности 10 мс. Масштаб развертки осциллографа установите 0 – 7,5 мс (кнопкой «t x 2»).

Наблюдайте и зафиксируйте осциллограммы и спектрограммы сигналов в разных точках СПНС в следующем порядке по каналам:

1) передаваемый сигнал на входе АЦП (т.13),

2) на выходе СВХ (т.15),

3) на выходе АЦП (т.18),

4) на выходе кодера канала (т.3).

Комментарии и выводы

Для передачи аналоговых сигналов по цифровому каналу их предварительно преобразуют в цифровой поток с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Работа АЦП с логикой последовательного уравновешивания протекает следующим образом:

1) Преобразуемое аналоговое напряжение подвергается дискретизации в схеме выборки-хранения (СВХ) для хранения отсчетов u_i в течении цикла преобразования (периода цикловых импульсов (ЦИ)).

2) Компаратор сравнивает эти отсчеты с напряжением от генератора образцовых напряжений (ГОН) u_ГОН.

3) В качестве ГОН используется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на вход которого подается последовательность нарастающих двоичных чисел от счетчика тактовых импульсов (ТИ) в схеме логики последовательного уравновешивания. Эта последовательность чисел с помощью ЦАП преобразуется в ступенчато нарастающее образцовое напряжение u_ГОН, начинающееся с нижней границы диапазона преобразования АЦП.

Работа счетчика и рост u_ГОН продолжаются пока u_i > u_ГОН. Как только u_ГОН превысит u_i, сменится состояние компаратора из «0» в «1», что приведет к прекращению счета ТИ в счетчике и, соответственно, к прекращению дальнейшего роста u_ГОН. При этом последнее состояние счетчика можно трактовать как цифровое значение отсчета u_i. Зафиксированный в счетчике код переводится из натурального в дополнительный и запоминается в регистре схемы логики. В следующем цикле он выводится в последовательном формате с выхода АЦП на вход кодера канала.

Нетрудно сообразить, что частота следования ТИ должна в 2^N раз превышать частоту ЦИ (N – разрядность АЦП), а шаг квантования в 2^N раз меньше диапазона преобразования АЦП. По этой причине АЦП с последовательной логикой уравновешивания являются самыми медленными. Кроме того имеет место задержка в передаче цифрового отсчета на длительность цикла преобразования (интервал дискретизации).

Полученная в АЦП последовательность цифровых отсчетов подается в канальный кодер для помехоустойчивого кодирования кодом (7, 4) и далее на модулятор.

Задание 4

В продолжение задания 3 наблюдайте и зафиксируйте осциллограммы и спектрограммы сигналов в разных точках СПНС в следующем порядке по каналам:

1) на выходе модулятора (АМ) (т.4),

2) на выходе демодулятора (т.10),

3) на выходе ЦАП (т.20),

4) на выходе сглаживающего ФНЧ (т.21).

Комментарии и выводы

Принятые кодовые последовательности цифровых отсчетов аналогового сигнала с выхода демодулятора поступают в декодер кода (7, 4), обеспечивающий исправление любых однократных ошибок, и далее в ЦАП для преобразования исправленного цифрового потока в исходную аналоговую форму сигнала. Так как при декодировании требуется преобразование последовательного формата поступающих кодов в параллельный, то возникает задержка декодирования на интервал между соседними кодовыми комбинациями (интервал дискретизации).

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) работает следующим образом:

1) Декодированные коды отсчетов сигнала в параллельном формате (для исключения дополнительной задержки на интервал дискретизации) записываются в промежуточный регистр памяти «RG» ЦАП для хранения в течение интервала дискретизации.

2) Управляемый этими кодами делитель эталонного напряжения в виде декодирующей сетки резисторов типа «R-2R» формирует на своем выходе напряжение с уровнями пропорциональными значениям кодов, т.е. квантованным значениям отсчетов передаваемого аналогового сигнала. Таким образом это выходное напряжение приобретает ступенчатую форму цифрового сигнала с 2^N возможными уровнями значений.

3) Окончательное превращение цифрового сигнала в аналоговый достигается с помощью сглаживающего идеального ФНЧ с шириной полосы пропускания в два раза меньше частоты следования цикловых импульсов.