ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра радиофизики

Практикум по радиоэлектронике

Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Методические указания к лабораторной работе № 8

Новосибирск

2009

Лабораторная работа входит в состав практикума по радиоэлектронике для студентов 2 курса физического факультета НГУ и посвящена изучению цифро-аналоговых и аналогово-цифровых преобразователей. В методическом пособии описываются возможные виды ЦАП и АЦП, объясняется принцип работы, приводятся технические параметры, характеризующие точность преобразования и качество работы преобразователей.

В задачу студента входит изучение предложенных электронных схем, макетирование и наладка ЦАП с весовыми резисторами, R–2Rматрицей и АЦП последовательного приближения, измерение параметров собранных преобразователей. Макетирование производится на макетной платеELVIS.

Составитель Д. В. Сеньков

Рецензент И. А. Запрягаев

Ответственная за выпуск О. А. Тенекеджи

Издание подготовлено в рамках выполнения инновационно-образовательной программы «Инновационные образовательные программы и технологии, реализуемые на принципах партнерства классического университета, науки, бизнеса и государства» национального проекта «Образование».

Новосибирский государственный университет, 2009

1. Цифро-аналоговые преобразователи

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служат для преобразования цифровой информации в аналоговую форму, т. е. выходной сигнал ЦАП в общепринятых единицах измерения тока или напряжения (мВ, В, мА) соответствует численному значению входной кодовой комбинации.

Например, при подаче на вход ЦАП кодовой комбинации (в десятичном эквиваленте) равной 150 на его выходе при этом имеется напряжение 1500 мВ, это значит, что изменение значения входной кодовой комбинации (входного числа) на единицу приводит к изменению выходного напряжения на 10 мВ. В этом случае мы имеем ЦАП с шагом преобразования цифровой информации 10 мВ. Величина напряжения, соответствую­щая одной единице цифровой информации, называется шагом квантованияПри подаче на вход ЦАП последовательной цифровой комбинации, меняющейся от0доN, на его выходе появится ступенчато-нарастающее напряжение (рис. 1). Высота каждой ступени соответствует одному шагу квантования

Рис. 1. Диаграмма выходного напряжения ЦАП

Если число входной кодовой комбинации соответствуетN, то выходное напряжениеТаким образом можно вычислить значение выход­ного напряжения для любой входной кодовой комбинации. Нетрудно убедиться в том, чтоявляется масштаб­ным коэффициентом преобразова­теля, имеющим размерность тока или напряжения (так как цифровая комбинация на входе ЦАП размерности не имеет). Обычно, значениевыбирают кратным десяти, что облегчает процесс пересчета соответствия преобразованного и исходного сигналов. Так как определяет минимальное значение выходного напряжения аналогового сигналапри выборе его значения необходимо учитывать также шумовые факторы, погрешности усиления масштабирующих усилителей и компаратора.