ЛР №8 - Отчет

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГАОУ ВПО «БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИММАНУИЛА КАНТА»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА РАДИОФИЗИКИ И ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №5

Тема: «Исследование параметров аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей»

студентов 4 курса

Специальности «Организация и технология защиты информации»

Специализация «Компьютерная безопасность»

Бажанова Михаила и Бабича Андрея

Калининград

2013 год

Цели:

1. Изучить теоретические сведения об аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях.

2. Исследовать параметры аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей.

Программа работы: Electronics Workbench 5.12

Используемая учебно-материальная база: методическое пособие к лабораторной работе

Исследование параметров цифро-аналоговых преобразователей

Устройства, в целом выполняющие преобразования аналоговых сигналов в цифровые и обратно, называются соответственно аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями (АЦП и ЦАП).

Преобразование ИКМ сигнала в аналоговый предусматривает последовательное выполнение основных операций:

• декодирование (преобразование ИКМ сигнала в АИМ сигнал);

• восстановление аналогового сигнала (выделение из спектра АИМ сигнала исходного сигнала).

При помощи программы Electronics Workbench была собрана модель схемы цифро-аналогового преобразователя, представленная на рис. 1. Рис. 1. Схема ЦАП

Параметры исходного гармонического колебания, подаваемого на вход VIN АЦП, установлены согласно методическому указанию: частота – 100 Гц, амплитуда – 4В; синхронизирующего сигнала, поступающего на вход SOC АЦП: частота 1-5 кГц, амплитуда 5В.

Используя полученную осциллограмму, проводим визуальную оценку точности воспроизведения аналогового сигнала из цифрового, поступающего от АЦП и определяем среднее значение ошибки восстановления σ.

Рис. 2. Осциллограмма, позволяющая определить ошибку восстановления

Аналогичным образом производится оценка ошибки восстановления для частот 2, 3, 4 и 5 кГц. Соответствующие результаты занесены в таблицу.

№ опыта	Частота дискретизации f, кГц	Ошибка восстановления σ, В
1	1	1,6875
2	2	0,875
3	3	0,546
4	4	0,437
5	5	0,3437

Таблица 1. Результаты измерений

Согласно указаниям работы, был построен график зависимости ошибки восстановления от частоты генератора (см. рис. 3).

Рис. 3. График зависимости σ= f (f_SOC)

Далее, согласно требованиям, включим логический анализатор и проследим за цифровой информацией, поступающей на его входы с аналого-цифрового преобразователя. Оценим длительность элемента в кодовых словах, представленных на логическом анализаторе, и взаимосвязь между частотой дискретизации (периодом дискретизации) и длительностью элемента кодовых слов.

Показания при частоте дискретизации (синхронизирующего сигнала) 1 кГц:

Рис. 4. Показания логического анализатора при при частоте дискретизации 1 кГц

Показания при частоте дискретизации (синхронизирующего сигнала) 2 кГц.

Рис. 5. Показания логического анализатора при при частоте дискретизации 2 кГц

Получаем соответствующие значения длительности элемента кодовых слов – 1 мс, 0,5 мс. Что является обратной зависимостью длительности элемента от частоты дискретизации.

Вывод: были исследованы параметры аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, а так же зависимость величины ошибки восстановления аналогового сигнала σ от значения частоты синхронизирующего колебания (частота дискретизации). Зависимость является обратно пропорциональной - чем выше частота дискретизации, тем меньше ошибка и тем меньше длительность элемента в кодовых словах. Чем выше частота дискретизации, тем выше четкость детектируемого сигнала.