Моделирование и исследование схем подключения блоков АЦП и ЦАП (Лабораторная работа № 6)

Лабораторная работа №6

Моделирование и исследование схем подключения блоков АЦП и ЦАП

Цель работы: Изучить методы проектирования, а также статического и динамического моделирования в САПР схем включения АЦП и ЦАП.

1.  Перед выполнением задания необходимо изучить работу схем аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, при этом особое внимание уделить таким параметрам  и характеристикам АЦП и ЦАП как разрядность устройств преобразования, опорное напряжение, время преобразования, тактирующие синхроимпульсы, выходные параметры схем.  При необходимости обратиться к литературе и справочникам по схемотехнике.

2.  Модели АЦП и ЦАП использовать из библиотек BREAKOUT или DATACONV, библиотеку выбрать самостоятельно.

3.  Подготовить модели анализа работы схемы АЦП и ЦАП.

3.1.  На вход АЦП подать сигнал от источника напряжения треугольной формы, вход АЦП подсоединить к информационной шине. Тактирующие импульсы рекомендуется задавать от источника цифровых сигналов DigClock.

3.2.  На вход блока ЦАП подать сигнал от информационной шины, к выходу ЦАП рекомендуется подсоединить резистор номиналом 1К.

3.3.  Выполнить анализ работы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей при различных значениях опорного напряжения. Первоначальное значение опорного напряжения установить согласно индивидуальному заданию. Убедиться в корректной работе схем, сделать выводы.

4.  Подготовить схему последовательного включения АЦП и ЦАП, цифровой выход АЦП подключить ко входу ЦАП. На вход АЦП подать сигнал от источника синусоидального напряжения VSIN,  к выходу ЦАП подключить резистор, второй вывод которого должен быть подключён к общей точке.

5.  Получить временные диаграммы моделирования последовательного подключения АЦП - ЦАП.

5.1.  Выполнить анализ полученных временных диаграмм

5.2.  Оценить погрешность двойного преобразования

5.3.  Определить, как изменится (и измениться ли) выходное напряжение при уменьшении/увеличении опорного напряжения на входе ЦАП по отношению к опорному напряжению на АЦП.

5.4.  Пункт 5.4 выполнить факультативно (для самостоятельной проработки). Разработать и убедиться в работоспособности:

5.4.1 Схему сдвига отрицательной полуволны синусоидального напряжения в положительную полуплоскость на входе АЦП;

5.4.2  Схему сдвига отрицательной полуволны синусоидального напряжения в отрицательную полуплоскость на выходе ЦАП.

6.  Исследовать спектр сигнала на входе и выходе цепи последовательного подключения АЦП – ЦАП.

7.  Рассчитать параметры фильтра, отфильтровывающего высокочастотные гармоники спектра сигнала на выходе ЦАП. Проверить расчёт, подключив к выходу ЦАП поведенческую модель фильтра. Убедиться в том, что высокочастотные гармоники отфильтровываются, при этом в исходный сигнал должны вноситься минимальные искажения.

8.  Пункты 8 и 9 задания к лабораторной работе выполнить факультативно (для самостоятельной проработки). Спроектировать активный фильтр с соответствующими расчёту п.7 характеристиками. Получить его частотные характеристики.

9.   Подключить к выходу ЦАП спроектированный фильтр, убедиться в правильности выполненного проектирования. Оценить искажения, которые вносятся цепью последовательного подключения АЦП – ЦАП и фильтром во входной сигнал.

10.  Подготовить отчёт, сделать обоснованные выводы по работе. В отчёте необходимо привести исходные данные к работе, схемы моделирования, эпюры напряжений. Ход выполнения работы в отчёте должен быть прокомментирован и обоснован, по результатам моделирования сделаны выводы и пояснения. Все рисунки должны быть подписаны в соответствии с правилами оформления документов.