40. квантующих импульсов на ОШИМ сигнал;

41. 4) Кодового представления сигнала путём двоичного счёта числа квантующих импульсов;

42. 5) Считывания состояний ячеек двоичного счётчика по окончании счёта;

43. 6) Возвращения (сброса) счётчика в исходное состояние.

44. Структурная схема кодирующего устройства приведена на рисунке 2.1.

45. 

46. Рисунок 2.1- Структурная схема кодирующего устройства последовательного счёта

47. ^Отсчёт передаваемого аналогового сигнала X(t) преобразуется в импульсы ОШИМ длительностью 𝜏_𝑋. Импульсы с генератора квантования поступают с периодом следования 𝑇 = ∆𝜏, где ∆𝜏 = ^{𝜏𝑚𝑎𝑥−𝜏𝑚𝑖𝑛} -шаг квантования; M – число уровней квантования; ⁽𝜏_𝑚𝑎𝑥 − 𝜏_𝑚𝑖𝑛⁾ – пределы изменения длительности импульса ОШИМ. Они заполняют временной интервал 𝜏_𝑋, преобразуя его в однозначный числовой код; триггерный счётчик преобразует однозначный код в n-значный двоичный.

    1. Описание лабораторной установки

48. Лабораторный макет представляет кодирующее устройство, на выходе которого формируется пятиразрядный (𝑛 = 5) двоичный код в последовательной и параллельной форме.

49. Функциональная схема преобразователя временного интервала в код приведена на рисунке 2.2; временные диаграммы работы на рисунке 2.3.

50. 

51. Рисунок 2.2 – Функциональная схема преобразователя временного интервала в код

52. 

53. Рисунок 2.3 – Временные диаграммы сигналов в преобразователе временного интервала в код

55. Генератор тактовых импульсов G1 определяет цикл работы преобразователя. Источником (имитатором) кодируемого сигнала служит генератор импульсов G2 (ждущий мультивибратор). Длительность импульсов на выходе G2 изменяется переменным резистором. Измеряемый временной интервал квантуется, то есть заполняется импульсами от генератора G1. Таким образом, число импульсов N на выходе схемы И1 оказывается пропорциональным длительности кодируемого временного интервала 𝜏_𝑋. Эти

56. импульсы воздействуют на двоичный счётчик СТ так, что каждая ячейка

57. окажется в определённом состоянии, соответствующем числу импульсов на входе, и в триггерном счётчике окажется записанным число N в двоичном коде. По окончанию записи код может быть считан на выход в последовательной и параллельной форме.

58. Ход работы

    1. Преобразователь взвешивающего типа

59. Преподавателем задано, что на вход поступает напряжение 3,9 В, диапазон напряжения от 0 до 10 В, необходимо рассчитать и построить кодовую комбинацию.

60. Проведём расчёт по формулам из подраздела 2.1.

61. 𝐸 = 10 В , 𝑋 = 3,9 В.

62. 1 такт:

63. 

64. 

65. 2 такт:

66. 

67. 

68. 

69. 3 такт:

70. 

71. 

72. 

73. 4 такт:

74. 

75. 

76. 

77. 5 такт:

78. 

79. 

80. 

81. 6 такт:

82. 

83. 

84. 

85. 

86. 7 такт:

87. 

88. 

89. 

90. 

92. По полученным расчётам составляем таблицу 3.1.

93. Таблица 3.1 – Расчёты величины кодируемого напряжения X

    X, В	N	Uэm i	Uоп i	Si
    3,9	1	5	0	0
    	2	2,5	2,5	1
    	3	1,25	3,75	1
    	4	0,625	4,375	0
    	5	0,3125	4,0625	0
    	6	0,15625	3,90625	0
    	7	0,078125	3,828125	1

95. Из приведённых расчётов была получена кодовая комбинация 0110001 для величины кодируемого напряжения X, затем был настроен макет установки и получена осциллограмму, показанная на рисунке 3.2.

96. 

97. Рисунок 3.2 – Кодовая комбинация величины кодируемого напряжения

98. 𝑋 = 3,9 В на выходе прямого кода

100. В данной работе преобразователь взвешивающего типа имеет 7 разрядов, то есть на осциллограмме представлена кодовая комбинация

101. 0110001. Следовательно, проведённый расчёт совпадает с экспериментальными данными.

102. Исследуем линейность преобразователя: снимем характеристику преобразования – зависимость выходного кода от величины входного напряжения, а полученные данные занесем в таблицу 3.2.

103. Таблица 3.2 – Характеристика преобразования

     Входное напряжение, В	Выходной код	Двоичное число, соответствующее двоичной комбинации на выходе преобразователя
     5	1000000	64
     5,8	1000111	71
     6,2	1001101	77
     6,6	1010001	81
     7	1010111	87

105. 

106. Рисунок 3.3 – График зависимости выходного кода от величины входного напряжения

108. Проанализировав полученную на рисунке 3.3 зависимость можно говорить о том, что с ростом напряжения практически линейно растет десятичное число, получаемое из двоичной комбинации на выходе преобразователя.

109. Оценим характеристики преобразователя:

110. Разрешающая способность:

111. 

112. Среднеквадратическая ошибка квантования:

113. 

114. Максимальная ошибка:

115. 

116. 

     1. Преобразователь временного интервала в двоичный код (кодирующее устройство последовательного счета)

117. Изучим и проиллюстрируем работу преобразователя последовательного счета. Для этого будем изменять величину временного интервала и пронаблюдаем за изменением количества импульсов (рисунок 3.4 и 3.5).

118. 

119. Рисунок 3.4 – Импульсы на выходе преобразователя

120. 

121. Рисунок 3.5 – Импульсы на выходе преобразователя

123. При наличии импульса в определённом разряде кодовой группы (состояние «1» на определенном триггере счетчика) на соответствующем выходе схем появляется импульс, а наличие «1» в соответствующем разряде фиксируется индикатором на светодиодах (рисунок 3.6)

124. 

125. Рисунок 3.6 – Состояние индикаторов

127. Из рисунков 3.4 и 3.5 видно, что при увеличении длительности временного интервала происходит увеличение количества импульсов на выходе преобразователя.

128. Далее в соответствии с требованием преподавателя необходимо было установить длительность временного интервала

129. 

130. Была установлена длительность и получена следующая осциллограмма (рисунок 3.7)

131. 

132. Рисунок 3.7 – Осциллограмма сигнала

133. Как можно заметить количество периодических импульсов М = 5.

134. Снимем характеристику преобразования – зависимость выходного кода от величины кодируемого временного интервала, результаты представлены в таблице 3.3

135. Таблица 3.3 – Количество импульсов и длительность

     	, мкс
     1,5	6
     2	8
     5	8
     10	15
     15	23

137. Далее по заданию был построен график зависимости , который представлен рисунке 3.8:

138. 

139. Рисунок 3.8 – График

141. Как видно из рисунка имеется количество импульсов М не совсем линейно зависит от временного интервала , имеется некоторая “мертвая” зона, когда при изменении количество импульсов M не изменяется.

142. После этого были оценены характеристики преобразователя.

143. Точность преобразователя и :

144. 

145. 

Заключение

222. В ходе выполнения лабораторной работы были изучены принципы работы преобразователя напряжения в цифровой двоичный код (АЦП) взвешивающего типа и преобразователя временного интервала в двоичный код (кодирующее устройство последовательного счета).

223. В результате изучения преобразователя взвешивающего типа после семи тактов преобразования в регистре памяти бал записан семиразрядный двоичный код, соответствующий величине входного напряжения. В нашем случае код 0110001 при величине входного напряжения 𝑋 = 3,9 В.

224. В результате изучения преобразователя временного интервала в код было отмечено, что число импульсов N на выходе схемы оказывается пропорционально длительности кодируемого временного интервала _х (рисунок 3.4 и 3.5).

225. Также стоит отметить, что преобразователи в данной работе имеют разную разрядность: n=7 у преобразователя взвешивающего типа и n=5 у преобразователя временного интервала. Разрядность влияет на точность, соответственно можно сказать, что преобразователь временного интервала менее точный, так как содержит всего 32 интервала, тогда как преобразователь взвешивающего типа содержит 128 интервалов.

226. Что тут писать?

227. Заключение должно содержать краткие выводы по результатам выполненной работы, оценку полноты решения поставленных задач, рекомендации по конкретному использованию результатов работы, ее экономическую, научную, социальную значимость.