Завдання та порядок виконання роботи

Рис. 3. Функціональна схема ЦАП на основі матриці типу R-2R .

Дослідити мікросхему ЦАП широкого застосування К572ПА1А. Вхідний 8-розрядний код подається на вхід ЦАП з клавіатури кнопок “Р7-Р0” через буфер 2 і порт по каналу А лабораторного стенду.

Для цього настроїти порт Д3 на передачу даних через канал А, встановивши на його управляючих входах А=0 і А=1 (кнопки “А0” і “А1” віджаті). Настроїти буфер 2 на передачу даних від клавіатури, встановивши на управляючому вході CS=0 (натиснути кнопку “CS”).

Зняти залежність вихідного сигналу ЦАП від вхідного 8-розрядного коду. Вихідний сигнал фіксується цифровим вольтметром на гнізді Х4. Вхідний код змінювати кнопками “Р7-Р0” від 00000000 до 11111111, збільшуючи на 1 кожний старший по порядку розряд у слові. Після кожної установки коду натискати кнопку “ЗАП” і фіксувати код по індикаторах “ША/А” а вихідну напругу по цифровому вольтметру.

Виміряти мінімальний приріст вихідного аналогового сигналу який відповідає зміні вхідного коду на одиницю молодшого розряду. Вихідний код встановити, наприклад, 00011110.

Контрольні запитання

1. ЦАП та АЦП прямого перетворення.

2. ЦАП та АЦП зрівноваження.

3. Способи перетворення аналогових сигналів у цифрові.

4. Способи перетворення цифрових сигналів у аналогові.

5. Функції ЦАП та АЦП у вимірювальних колах.

Література

1. Лабораторные работы по основам промышленной электроники

(Под ред. В.Г.Герасимова). М: Высшая школа. 1989 г.

Вивчення цифрового вимірювача ємності е8-4 ТеоретиЧнІ вІдомостІ

Прилад Е8-4 вимірює ємність і втрати конденсатора, який представлений паралельною схемою заміщення (рис. 1,а).

Втрати конденсатора вимірюються у вигляді тангенса кута втрат, який характеризує зміну кута між векторами напруги і струму, які діють на конденсаторі від 90°.

Тангенс кута втрат визначається виразом

, (1)

а повна провідність конденсатора, що вимірюється, виражається формулою:

. (2)

а

б

Конденсатор на рис. 1,а зображений у вигляді двополюсника. Але на практиці зустрічаються трьохелектродні конденсатори, наприклад, конденсатори, які розміщені в непов’язаному з його виводами екрані (рис. 1,б). Як правило, ємність С12 є його прохідною ємністю, часткові ємності такого конденсатора С10 і С20 вносять паразитний ефект у вимірювання. Двохелектродний конденсатор є частковим випадком трьохелектродного конденсатора (вивід 1 або 2 конденсатора (рис. 1,б) з’єднані з екраном).

Рис. 1. Схеми заміщення конденсатора, який вимірюється.

Прилад Е8-4 дозволяє проводити вимірювання конденсатора як двох-, так і трьохелектродної конструкції, причому в останньому випадку він вимірює прохідну його ємність. Це особливо важливо, якщо необхідно виміряти конденсатор, який увімкнений в яке-небудь електричне коло. Структурна схема приладу, показана на рис. 2.

Вимірювання параметрів конденсатора С_x здійснюється за допомогою мостового вимірювального кола змінного струму, яке приводиться до стану рівноваги за допомогою двох регулюючих органів (для кожного із параметрів, що вимірюються).

Врівноваження мостового кола проводиться по методу зважування: регулюючі органи виконані у вигляді багаторозрядних дискретних елементів з певними ваговими відношеннями, які по сигналам від блока автоматичного управління послідовно (від більшого до меншого і від старшої декади до молодшої) вмикаються в мостове коло.

Рис. 2. Структурна схема приладу.

В залежності від фазових співвідношень між напругою, яка живить схему моста генератора 1000 Гц і підсиленою напругою розбаланса, фазочутливий детектор подає команду, яка поступає на блок автоматичного управління, про зберігання підключеного вагового елементу або його зкидування, або про перехід до врівноваження по другому регулюючому параметру.

Почергове врівноваження по кожному з параметрів припиняється після відпрацьовки вагових елементів самих молодших декад. Результати вимірювання в десятковій формі видаються на двоцифрове табло.

Вимірювальне коло (рис. 3) виконане по схемі трансформаторного мостика.

Напруги U₁ і U₂, які діють на об’єктах С_х, g_x, що вимірюються, та елементах С₀ і g₀, вводяться в схему мостика за допомогою трансформатора напруг Тр1, а зрівняння струмів, які протікають через кожне з цих кіл, проводиться трансформатором Тр2 (трансформатор або компаратор струму), обмотки m₂ i m₃ котрого намотані в протилежному напрямку, ніж n₂.

Обмотки n₁ i n₂, до яких під’єднується об’єкт, що вимірюється, називають плечем невідомого. Обмотки m₁, m₂ i m₃, з якими зв’язані зразкові елементи схеми С₀ і g₀, називають зразковим плечем.

Умовою рівноваги такої схеми є:

.

Якщо індикатор И виконаний з малим вхідним опором, то:

. (3)

Оскільки ,

,

,

, ,

. (4)

Таким чином, вектор струму розбалансу вираховується двома складовими, одна з яких (А) синфазна з напругою генератора, а друга (В) зсунута на кут 90°.

Рис. 3. Спрощена схема вимірювального кола.

При балансі схеми (Ip=0) кожна із складових повинна перетворитись в нуль: B=0,

A=0.

Із передостаннього виразу отримаємо:

. (5)

А врахувавши два останні вирази отримаємо:

. (6)

Зрозуміло, що якщо врівноваження мостового кола проводити зміною числа витків m₁ і m₃, то при постійному відношенні , m₁ може бути проградуйований в значеннях С_х, а m₃ (при незмінних m₂, g₀, C₀) - в значеннях . Зміну витків n₁ i n₂ можна використовувати для зміни меж вимірювання ємності.

Можливість врівноваження трансформаторного мостика зміною числа витків обмоток визначає високі метрологічні властивості схеми, оскільки при цьому скорочується число зразкових елементів схеми (конденсаторів і резисторів), а відношення числа витків виконується з дуже високою точністю і стабільно в часі.