Лабораторна робота №15 Аналіз роботи цифро-аналогових перетворювачів з резистивною матрицею r-2r

Ціль: Розглянути роботу схеми ЦАП з резистивною матрицею R-2R.

Прилади й елементи

Вольтметр Джерело постійної ЕДС

Амперметр Операційний підсилювач LM741

Осцилограф Резистори

Функціональний генератор

Контрольні питання й завдання

1. Чим відрізняється ЦАП сходового типу від ЦАП з ваговими резисторами?

2. За допомогою формули (1) розрахуйте вихідну напругу ЦАП на мал. 1 для всіх 16 комбінацій перемикачів A,B,C,D і зрівняєте отримані результати з результатами моделювання.

3. Заміните перемикачі А, B, C,D у схемі на мал. 1 програмними перемикачами, що імітують послідовне в часі з інтервалом 5з появу кодових комбінацій 0001, 0100 й 1000

4. Використовуючи формулу (1) і результати моделювання, розрахуйте еквівалентну напругу Uon для схеми на рис 2.

Хід роботи

1. Побудуйте схему ЦАП сходового типу. Ця схема наведена на мал. 1. Вона складається з резистивної матриці R-2R, що нагадує сходи, і підсумовуючого підсилювача. Перевага такого з'єднання резисторів полягає в тім, що використаються резистори тільки двох номіналів. Опір кожного з резисторів R1...R5 дорівнює 20 кОМ, а резисторів R6...R8, Ro— 10 кОМ. Відзначимо, що опору горизонтально розташованих резисторів "сходи" рівно в 2 рази більше опорів вертикальних

Рисунок 1 - ЦАП сходового типу

ЦАП сходового типу аналогічний ЦАП з ваговими резисторами. У розглянутому прикладі використається опорна напруга 3,75 У. Перехід до кожної наступної двійкової послідовності на входах приводить до збільшення аналогового вихідного сигналу на 0,25 У. Опорна напруга обрана рівним 3,75 У з міркування зручності сполучення з ІМС сімейства ТТЛ при заміні ключів A...D такими ІМС.

Вихідна напруга ЦАП на мал. 1 визначається по формулі [1]:

(1),

де S,— значення цифрового сигналу (0 або 1) на i-м вході, п - число розрядів перетворення (для схеми на мал. 1 n= 4), R - опір резистора матриці R-2R (R = 10 кОМ для схеми на мал. 1).

2. Побудуйте ЦАП з використанням як комутуючий пристрій двоїчно-десяткового лічильника 74160 (ДО155ИЕ9) показаний на мал. 2.

Рисунок 2 - Чотирьохрозрядний ЦАП сходового типу.

З порівняння ЦАП на мал. 1 й 2 видно, що в другому відсутнє джерело опорної напруги - його роль виконує сам лічильник-комутатор. Еквівалентне значення Uon можна одержати на підставі формули (1) і результатів осцилографічних вимірів, показаних на мал. 3. Зокрема, максимальна вихідна напруга ЦАП VB = -2,8125 B, мінімальне - VB=-0,3125 B , а їхня різниця - VB2-VB1=-2,45 B.

Рисунок 3 - Осцилограми на вході лічильника и виході ЦАП.

Лабораторная работа №16 Исследование стабилизаторов постоянного напряжения

 

Цель работы: Построение схем и изучение принципа работы параметрического и компенсационного стабилизаторов напряжения.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое стабилизаторы напряжения? Каково их назначение?

2. Какие виды стабилизаторов вам известны?

3. Поясните принцип работы стабилизаторов. Нарисуйте функциональные схемы.

4. Какие элементы входят в состав параметрического стабилизатора напряжения? Нарисуйте схему. Поясните назначение элементов.

5. В каком режиме работы стабилизатора нагрузка на стабилитрон максимальна – в режиме холостого хода или в режиме короткого замыкания.

6. Рассчитайте схему параметрического стабилизатора напряжения, выбрав необходимые данные из представленных ниже:  Uвх=9В, Uн=5,2В, Rн=100кОм, Uстаб.ном=5,1В, Rст=7Ом, Iст.min=3мА, Iст.max=49мА, Iст.ном=10мА, Рmax=300мВт.

7. По какой формуле определяется коэффициент стабилизации?

8. Какие элементы входят в состав компенсационного стабилизатора напряжения? Нарисуйте схему. Поясните назначение элементов.

9. Расскажите о принципе построения компенсационного стабилизатора на ОУ.

10. Расскажите, из каких основных узлов состоят интегральные стабилизаторы напряжения.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему параметрического стабилизатора напряжения, изображенную на рисунке 68. Источник переменного напряжения G1 используется в схеме для имитации пульсаций.

Рисунок 68 – Параметрический стабилизатор напряжения

2. Установить сопротивление резистора Rн=100кОм, а сопротивление ограничительного резистора – в соответствии с результатами расчетов.

3. Включить схему.

4. По показаниям приборов проверить параметры рассчитанного стабилизатора.

5. Развернуть панель осциллографа и наблюдать входной и выходной сигналы (Рисунок 69).

Рисунок 69 – Сигналы на входе и выходе стабилизатора

6. Открыть свойства вольтметра PV1 и переключить его на измерение переменного напряжения (режим АС).

7. Определить пульсации на нагрузке и рассчитать коэффициент стабилизации.

8. Собрать схему компенсационного стабилизатора напряжения, изображенную на рисунке 70.

Рисунок 70 – Компенсационный стабилизатор напряжения

9. Изменяя сопротивление переменного резистора R3 с помощью клавиш [R] (уменьшение сопротивления) и [Shift]+[R] (увеличение сопротивления) установить на нагрузке напряжение 6В.

10. Развернуть панель осциллографа и наблюдать входной и выходной сигналы (Рисунок 69).

11. Открыть свойства вольтметра PV1 и переключить его на измерение переменного напряжения.

12. Определить пульсации на нагрузке и рассчитать коэффициент стабилизации.

13. Сделать вывод.

Рекомендации по подготовке отчетов.

1. При подготовке отчета программа EWB позволяет распечатать исследуемые схемы, описания к ним, показания приборов и полученные характеристики. Для этого в меню File следует выбрать пункт Print… и в диалоговом окне отметить компоненты, выводимые на печать (Рисунок 71), и необходимое увеличение. После чего нажать кнопку Print.

Рисунок 71 – Выбор компонентов для вывода на печать

2. При отсутствии принтера отчет можно подготовить в Microsoft Word, используя пункт Copy as Bitmap (меню Edit) для получения необходимых изображений. После выбора данного пункта курсор приобретает форму крестика, с помощью которого при нажатой левой кнопке мыши выделяется область экрана, необходимая для отчета. После отпускания кнопки мыши выделенный фрагмент передается в буфер обмена и может быть вставлен в документ Microsoft Word по команде контекстного меню Вставить.

3. Использование бесплатной программы Cute PDF Writer позволяет выполнять печать прямо из EWB в PDF-файл. Для этого после установки программы следует выбрать принтером по умолчанию Cute PDF Writer либо выбрать принтер в настройках печати (рисунок 72). В этом случае текстовую часть отчета можно написать в программе EWB. Для этого в панели инструментов Miscellaneous выбирается компонент Textbox. Для отображения кириллических символов может потребоваться выбор другого шрифта.

Рисунок 72 – Выбор принтера для печати в PDF-файл

Рекомендуемая литература

Основна:

1. Бабич М.П., Жуков І.А. Комп‘ютерна схемотехніка. Київ: МК-Прес, 2004.

2. Бойко В.І., Гуржій А.М. и др. Основи схемотехніки електронних систем. Підручник. К.: Вища школа, 2004.

3. Микроэлектронные устройства автоматики. Под. редакцией Сазонова А.А. М.: Энергоатомиздат, 1991.

4. Якубовский С.В., Ниссельсон Л.И. и др. Справочник . Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1989.

5. Мальцева Л.А., Фромберг Э.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. М.: Радио и связь, 1987.

6. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. М.: Высшая школа, 1989.

7. Литовкин В.Ф., Митрофанов Ю.Н. Цифровая и вычислительная техника. Одесса: УГАС, 1989.

8. Бодиловский В.Г. Справочник молодого радиста. М.: Высшая школа, 1989.

9. Поляков В.Т. Посвящение в радиоэлектронику. МРБ. М.: Радио и связь, 1988.

10. Наджафов А.С. Конспект лекций по компьютерной схемотехники. ОТК, 2013.

Додаткова:

11. Бондарь И.М. Электротехника и электроника. – М.: МарТ ИЦ, 2005.

12. Галкин В.И. Промышленная электроника и микроэлектроника: Учебник для ССУЗ/ В.И. Галкин, Е.В. Пелевин. – Мн.: Беларусь, 2000.

13. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов/ Под ред. В.А.Лабунцова. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

14. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. – М.: СОЛОН – Р, 2001.

15. Колонтаевский Ю.Ф. Лабораторный практикум по радиоэлектронике. – М.: Высшая школа, 1989. 

16. Колонтаевский Ю.Ф. Радиоэлектроника: Учебное пособие для СПТУ. – М.: Высшая школа, 1988.

17. Костеневич С.О. Радиоэлектроника: Учебное пособие.– В 2-х ч. – Мн. 2000.

18. Прянишников В. А. Электроника. Полный курс лекций. 5-е издание. – Учебник для высших и средних учебных заведений – М.: Корона-принт, 2003.

19. Толкачев Г.Б. Лабораторные работы по радиоэлектронике. – М.: Высшая школа, 1978.

71