Лабы / Л.7 Схемотехника
.docxМинистерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Кафедра ИВС
Лабораторная работа №7
по дисциплине: “Схемотехника”
тема: “Цифро-аналоговые преобразователи”
Выполнил:
студент гр. ИС-16-1п
Сейткалиев Диас
Принял:
ст. преп. Триков В.В.
Караганда 2017
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
Кафедра ИВС
Лабораторная работа №7
по дисциплине: “Схемотехника”
тема: “Цифро-аналоговые преобразователи”
Выполнил:
студент гр. ИС-16-1п
Сейткалиев Диас
Принял:
ст. преп. Сайманова З.Б.
Караганда 2017
Цель работы: Ознакомление с принципом работы и испытание интегрального цифроаналогового преобразователя.
Задание 1. Собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания интегрального цифро-аналогового преобразователя и установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы. Скопировать схему (рисунок 3, а) на страницу отчёта.
Задание 2. Получить на экране осциллографа XSC1 ступенчатое выходное напряжение ЦАП. Для этого нужно вначале замкнуть переключатель 0, т. е. подать напряжение 5 В на вход D0 ЦАП, и запустить программу моделирования. На выходе ЦАП формируется напряжение, равное ЗМР. Затем во время остановок моделирования замыкать поочерёдно переключатели 1, 2, …, 7, подавая входные десятичные комбинации 3, 7, 15, 31, 63, 127, 255 на входы D0, …, D7 ЦАП.
Повторить эксперимент, подавая на входы ЦАП сформированные с помощью переключателей шестнадцатеричные коды от 0 до FF (25510) через шаг 1016 (1610) и занося в таблицу 1 показания вольтметра V1 (значения выходного напряжения uвых ЦАП) при напряжении источника VCC uo = 5 В. Найти частичные и усредненное значение ступени, частичные и усреднённое значение МЗР. Построить график uвых(N), выбрав соответствующие масштабы для напряжений и входных десятичных чисел N, откладываемых по осям координат.
Т а б л и ц а 35.1
|
№ п/n |
Входной десятичный код N |
Выходное напряжение, uвых, В |
Напряжение ступени uвых2 uвых1, В |
Значение младшего разряда МЗР = (uвых2 uвых1)/16, B |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
15 |
0,039 |
0,039 |
0,0024 |
|
3 |
31 |
0,623 |
0,584 |
0,0365 |
|
4 |
47 |
1,208 |
0,585 |
0,0365 |
|
5 |
63 |
1,247 |
0,039 |
0,0024 |
|
6 |
79 |
2,377 |
1,13 |
0,0706 |
|
7 |
95 |
2,455 |
0,078 |
0,0048 |
|
8 |
111 |
2,416 |
0,039 |
0,0024 |
|
9 |
127 |
2,494 |
0,078 |
0,0048 |
|
10 |
143 |
4,715 |
2,221 |
0,1388 |
|
11 |
159 |
4,871 |
0,156 |
0,0097 |
|
12 |
175 |
4,793 |
0,078 |
0,0048 |
|
13 |
191 |
4,943 |
0,15 |
0,093 |
|
14 |
207 |
4,754 |
0,189 |
0,0118 |
|
15 |
223 |
4,910 |
0,156 |
0,0097 |
|
16 |
239 |
4,832 |
0,078 |
0,0048 |
|
17 |
255 |
4,988 |
0,156 |
0,0097 |
Усредненное значение МЗР: 0,026041176470588
Усредненное значение ступени: 3,039117647058
Задание 3. Собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания цифроаналогового преобразователя (рисунок 4, а) и установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы. Скопировать схему (рисунок 4, а) на страницу отчёта.
Провести моделирование ЦАП, запрограммировав генератор XWG1 (частота генерации сигналов fг = 1 кГц) на возрастание и убывание шестнадцатеричных чисел от 0 до FF (25510) при шаге 1016 (1610).
Составить таблицу и занести в неё выходные напряжения ЦАП и величину ступеней, которые выводятся в нижнем окне осциллографа XSC2.
Измерение напряжений проводить с помощью визирных линий осциллографа, устанавливая их на двух соседних ступенях (см. рисунок 4, б) при различных кодовых комбинациях на выходе генератора XWG1 и напряжении uo = 5 В источника VCC.
|
№ п/n |
Входной десятичный код N |
Выходное напряжение, uвых, В |
Напряжение ступени uвых2 uвых1, мВ |
Значение младшего разряда МЗР = (uвых2 uвых1)/16, мB |
|
1 |
1 |
0,068 |
0,069 |
0,0043125 |
|
2 |
3 |
0,137 |
0,138 |
0,008625 |
|
3 |
7 |
0,275 |
0,275 |
0,0171875 |
|
4 |
15 |
0,550 |
0,551 |
0,0344375 |
|
5 |
31 |
1,101 |
1,101 |
0,0688125 |
|
6 |
63 |
2,202 |
2,203 |
0,1376875 |
|
7 |
127 |
4,405 |
1,686 |
0,105375 |
|
8 |
255 |
2,719 |
0,276 |
0,01725 |
|
9 |
158 |
2,443 |
2,443 |
0,1526875 |
|
10 |
141 |
0 |
0,275 |
0,0171875 |
|
11 |
0 |
0,275 |
0,275 |
0,0171875 |
|
12 |
15 |
0,550 |
0,275 |
0,0171875 |
|
13 |
31 |
0,825 |
0,276 |
0,01725 |
|
14 |
47 |
1,101 |
0,275 |
0,0171875 |
|
15 |
63 |
1,376 |
0,276 |
0,01725 |
|
16 |
79 |
1,652 |
0,276 |
0,01725 |
|
17 |
95 |
1,927 |
0,275 |
0,0171875 |
|
18 |
111 |
2,202 |
0,275 |
0,0171875 |
|
19 |
127 |
2,478 |
0,276 |
0,01725 |
|
20 |
143 |
2,753 |
0,275 |
0,0171875 |
|
21 |
159 |
3,028 |
0,275 |
0,0171875 |
|
22 |
175 |
3,304 |
0,276 |
0,01725 |
|
23 |
191 |
3,579 |
0,275 |
0,0171875 |
|
24 |
207 |
3,854 |
0,275 |
0,0171875 |
|
25 |
223 |
4,129 |
0,275 |
0,0171875 |
|
26 |
239 |
4,405 |
0,276 |
0,01725 |
|
27 |
255 |
4,129 |
0,275 |
0,0171875 |
|
28 |
223 |
3,854 |
0,275 |
0,0171875 |
|
29 |
207 |
3,579 |
0,275 |
0,0171875 |
|
30 |
191 |
3,304 |
0,275 |
0,0171875 |
|
31 |
175 |
3,028 |
0,276 |
0,01725 |
|
32 |
159 |
2,753 |
0,275 |
0,0171875 |
|
33 |
143 |
2,478 |
0,275 |
0,0171875 |
|
34 |
127 |
2,202 |
0,276 |
0,01725 |
|
35 |
111 |
1,927 |
0,275 |
0,0171875 |
|
36 |
95 |
1,652 |
0,275 |
0,0171875 |
|
37 |
79 |
1,376 |
0,276 |
0,01725 |
|
38 |
63 |
1,101 |
0,275 |
0,0171875 |
|
39 |
47 |
0,825 |
0,276 |
0,01725 |
|
40 |
31 |
0,550 |
0,275 |
0,0171875 |
|
41 |
15 |
0,275 |
0,275 |
0,0171875 |
|
42 |
0 |
0 |
0,275 |
0,0171875 |
Установить напряжение uo = 10 В источника VCC и повторить моделирование ЦАП при опорном напряжении 10 В. Построить графики uвых(N) при uo = 5 В и uo = 10 В на одном рисунке, выбрав соответствующие масштабы для напряжений и входных десятичных чисел N, откладываемых по осям координат.
Вывод: Ознакомился с принципом работы и испытал на практике интегральный цифроаналоговый преобразователь.
Тестовые задания к лабораторной работе №7
1. Укажите назначение ЦАП.
Для
преобразования информации в аналоговой
форме в цифровые коды 
Для
преобразования цифрового кода N
в пропорциональное аналоговое значение
напряжения u(N)
Для
деления числа или частоты повторения
импульсов на заданный коэффициент К
Для
преобразования информации из
последовательной во времени формы
представления в параллельную форму
2. Укажите, какая структура резистивных матриц ЦАП имеет преимущество при изготовлении преобразователя посредством интегральной технологии?
Матрица с весовыми резисторами 
При
изготовлении ЦАП с помощью интегральной
технологии структура матриц не играет
существенного значения, так как высокая
точность и быстродействие систем
код-напряжение зависят от типа
переключателей (ключей) во входной
разрядной цепи
Матрица
R-2R
3. Определите понятие "абсолютная разрешающая способность" ЦАП.
Это
возможное количество уровней аналогового
сигнала, делённое на количество двоичных
разрядов входного кода 
Это
наибольшее значение отклонения
аналогового сигнала от расчётного.
Это
максимальное отклонение ступенчато
нарастающего выходного сигнала от
прямой линии, соединяющей точки нуля и
максимального выходного сигнала
Это
среднее значение минимального изменения
сигнала на выходе ЦАП, обусловленное
увеличением или уменьшением его кода
на единицу
4. Укажите, для чего выбирают опорное напряжение двуполярным?
Чтобы
преобразовать двоичные коды в ток 
Для обеспечения работы ЦАП, содержащего
резистивную матрицу с весовыми
резисторами, диодные ключи и систему
управления ключами 
Для
увеличения диапазона uвых
выходного
напряжения
Чтобы
получать на выходе двуполярное напряжение
uвых
при различных входных кодах
Чтобы
максимальное выходное напряжение ЦАП
не было меньше опорного напряжения uо
на величину ЗМР (ЗМР
значение младшего разряда)
5. Укажите перспективы развития ЦАП.
Повышение быстродействия ключей и уменьшение времени установки ОУ
Построение ЦАП без резистивной матрицы
Применение стабилизированных источников опорного напряжения
Уменьшение разрядности преобразователя код-напряжение (до 4…6)
Улучшение качества резистивных матриц