Схемотехника электронных устройств: Методические указания к выполнению лабораторных работ, страница 12

Стенд включает в себя генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, резистивную матрицу R-2R, схему сравнения, формирователь входного сигнала, генератор прямоугольных импульсов. Генератор тактовых импульсов построен на логических элементах и может изменять свою частоту от 100 Гц до 1 кГц с помощью резистора R_ТИ. Реверсивный счетчик в зависимости от сигнала на входе "±" работает в режиме сложения или вычитания. На один вход схемы сравнения поступает напряжение с выхода резистивной матрицы U_М, а на второй вход - входное напряжение с выхода резистора R_ВХ. Напряжение на входе матрицы U₀=8B и не меняется.

АЦП работает в непрерывном режиме. Цифровой код высвечивается на светодиодах VD1-VD6. Переключателями SA1, SA2, SA3 можно изменять разрядность реверсивного счетчика, а следовательно, и величину младшего разряда.

Для измерения напряжений U₀ и U_ВХ используется цифровой вольтметр. Для снятия осциллограмм необходим двухканальный осциллограф.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы.

4.2. Ознакомиться со схемой стенда.

4.3. Получить у преподавателя допуск на выполнение работы.

4.4. Снять зависимость при Nкода=f(U_ВХ), dL=f(U_ВХ) при n=6.

Для этого:

·  переключатель SA4 поставить  в положение   "=U_ВХ ";

·  переключатели SA1, SA2, SA3 - в положение "Вкл."(n=6);

·  переключатель SA5 - в положение "Выкл.".

Потенциометром R_ВХ изменять напряжение на входе АЦП в пределах от  минимальной величины до 6B. В заданных точках записать значение кода. В момент измерений нажимать кнопку "Измерение". Результаты измерений занести в таблицу 1. Для расчета величины U_М необходимо рассчитать шаг квантования ,
где n=6 - разрядность АЦП, U₀=8B.

Таблица 1

Рассчитать нелинейность характеристики

δL=Uвх-Uм

Uвх (В)	0,6	1,0	1,5	2	3	4	5	6
Nкода
Uм=Nкодаh*h(В)
δL=Uвх-Uм

4.5. Снять зависимость Nкода=f(Uвх) и δL=f(Uвх) для n=5, n=4, n=3. Для n=5 тумблер «SA1» поставить в положение «Выкл», для n=4 тумблер «SA2» – в положение «Выкл», а для n=3 тумблер «SA3» – в положение «Выкл».

Для n=5 младшим разрядом будет второй разряд,

для n=4 младшим разрядом будет третий разряд,

для n=3 младшим разрядом будет четвертый разряд.

Соответственно

h₆=U₀/2⁶=8/64=0.125 В,    h₅=U₀/2⁵=8/32=0.250 В   и т.д.

4.6. Построить на одном рисунке график зависимости δL=f(Uвх) для n=6,5,4,3.

Рис.4. График зависимости δL=f(Uвх)

4.7. Исследовать работу АЦП в динамическом режиме. Для этого переключатель «SA5» поставить в положение «Вкл», переключатель «SA4» – в положение «=Uвх». Установить Uвх= Uвх.зад. (табл. 2)

Таблица 2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uвх (В)	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5

Первый вход осциллографа подключить к гнезду Uх, а второй вход - к гнезду Uм. Совместить лучи друг с другом при замкнутых на землю входах. Снять осциллограммы с экрана осциллографа для периода дискретизации  Тд=10мс, Тд=5мс для n=6, n=4 (рис.5).

Для каждой осциллограммы измерить по экрану осциллографа количество уровней m и время установки Ту. Рассчитать количество уровней по формуле  

и время установки по выражению: ,

где Uвх - преобразуемое напряжение;

h – уровень квантования;

Т_ТИ – период тактового генератора.

Данные занести в табл. 3 и построить графики  Т_у=f(n), Т_у=f(Т_ТИ).

    а) Т_ТИ=10 мс                                                    б) Т=5 мс

Рис. 5. Осциллограммы для различных периодов дискретизации

Таблица 3