Электротехника \ Теоретические основы информационно-измерительной техники

Исследование шумов квантования цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, страница 2

5.5 Проверить правильность заданных данных для построения графиков. В графе «X Expression» должно быть указано время «Т». В графе «Y Еxpression» должны быть указаны графики входного аналогово сигнала, сигнала с выхода ЦАП[графики потенциалов соответствующих узлов схемы - «v(номep узла)»], также разность входного и выходного сигналов и интеграл квадрата разности [«sum((v(номер узла)- v(номер узла))^2,t)»] . Период указан в графе «Time Range». В графах «X Range» и «Y Range» задается масштаб графиков. В графе «Р» - номер графика, можно вывести результаты моделирования как на одном графике, так и на нескольких.

5.6. Вывести графики на экран монитора (нажав «Run» в левом верхнем углу окна) и зарисовать их.

6. Содержание отсчета.

Отсчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Исследуемые схемы.

3. Графики входного аналогово и оцифрованного сигналов

4 Выводы по работе.

7. Контрольные вопросы.

1. Какие типы АЦП вы знаете?

2. В чём заключается принцип ОС в данной схеме?

3. Поясните процесс формирования сигнала на выходе ЦАП?

Лабораторная работа №.3

АЦП с преобразованием напряжения

во временной интервал.

1.Цель работы: изучить принципы построения ЦАП и АЦП и

сравнить входной аналоговый с выходным сигналом.

2. Литература

1. Прянишников В.А. «ЭЛЕКТРОНИКА полный курс лекций». – М: Корона принт, 2000 -415 с.

2. Гнатек Ю.Р. «Справочник ЦАП и АЦП». – М: «РАДИО И СВЯЗЬ», 1982 – 551 с.

3. Конспект лекций.

3. Домашнее задание.

1. Изучить принципы построения АЦП и ЦАП и их характеристики .

2. Рассчитать АКФ усеченной М-последовательности, под которойпонимается непериодическая последовательность длиной в период N._.

Таблица 2.1. Варианты для выполнения домашнего задания

Вариант	Последовательность
1.6	{-1,-1,1,-1,1,1,1}
2.7	{-1-1,1,-1,1,1,1,-1}
3.8	{-1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1.1}
4.9	{-1-1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1}
5.0	{-1,-1,1,1,1,-1,1}

4. Описание лабораторного макета.

Рисунок 4.6 - АЦП с преобразованием напряжения

во временной интервал

Изучаемая схема представляет собой: генератор пилообразного напряжения, генератор входного аналогово сигнала, счётчик (построенный на D-триггерах) и регистр памяти.

Гармонический сигнал с выхода генератора V13 поступает на “+” -положительный вход вычитающего устройства, на ”-” - отрицательный вход вычитающего устройства поступает сигнал пилообразной.

Согласно теореме Котельникова, период повторений сигнала с выхода генератора V 12 выбран в 8 раза меньше, чем период с выхода генератора V 13.Форма сигнала, поданного на управляющий входе логического элемента «2И» приведена на рисунке 3.13:

Рисунок 4.7 - Входной сигнал логического

элемента «2И»

Данный ключ имеет на своём выходе логическую единицу при условии, что на его входах присутствуют логическая единица управления и логическая единица с выхода генератора импульсов. Когда разность сигналов меньше или равна нулю, на выходе Х5 значение логической единицы меняется на ноль, ключ 2И закрывается и на выходе его уже только логический ноль. За то время, пока ключ был открыт, на вход счётчика U15 поступали импульсы с частотой следования, равной частоте импульсов на выходе V 10. Учитывая особенности включения счётчиков, цифровая информация на выходах Q каждого триггера будет определяться количеством поступивших импульсов на вход U15(CLK).

Так как в схеме рисунка 3.11 используются 4 триггера, то максимальное число импульсов, которое может быть подано на вход CLK U15, не должно превышать 16-ти. По этой причине, частота следования импульсов генератора V10 выбрана в 16 раз больше, чем частота следования импульсов генератора V12, так как при максимальном значении амплитуды входного сигнала (гармонический сигнал с выхода генератора V 13) разность будет меньше или равна нулю только в конце периода сигнала с выхода генератора V12. За это время все триггеры должны иметь на выходах Q логическую единицу ,а это возможно при условии ,что на вход CLR U15 будут поданы 16 логических чередований “1и0”. После того, как все триггеры на выходах Q сформируют цифровую комбинацию, они должны быть возвращены в исходное состояние. Для этого форма последовательности импульсов с выхода генератора V6 выбрана таким образом, как показано на рисунке 3.14, для возвращения триггеров в начальное состояние в начале нового преобразования.

Таким образом, чтобы наглядно представить работу заполнения триггеров во времени, к выходам Q подключен четырёх разрядный ЦАП, на выходе которого сигнал имеет следующую форму:

Рисунок 4.8 - Выходная характеристика 4-х разрядного ЦАП

Для сравнения входного аналогово сигнала с сигналом на выходе ЦАП приведём график, изображенный на рисунке 3.18:

Рисунок 4.9 - Характеристики Uвх и Uвых

5. Порядок выполнения работы .

5.1. Запустить программу Micro-Cap 7.

5.2. В меню «file» выбрать «open» и щелкнуть мышкой на файл «АЦП с преобразованием U®t.cir»

5.3. Проверить правильность составления схемы.

5.4. Запустить временной анализ (меню «Analysis» —> «Transient»).