14 Лабораторная работа №14

“Исследование методов аналого-цифрового преобразования”

14.1 Цель работы

Целью работы является изучение и экспериментальное исследование методов аналого-цифрового преобразования.

14.2 Основные теоретические положения

Материал по основным теоретическим положениям к лабораторной работе включает в себя описание методов аналого-цифрового преобразования и функциональных схем их реализации и представлен в Приложении А.

14.3 Подготовка к выполнению работы

14.3.1 Изучить методы аналого-цифрового преобразования, функциональные схемы их реализации и способы расчета их характеристик.

14.3.2 Изучить лабораторный макет для исследования АЦП и основные приемы работы с ним.

14.3.3. Подготовить схемы включения макета для проведения экспериментов, таблицы для занесения экспериментальных данных, координатные оси для построения графических зависимостей. Структурная схема макета представлена на рисунке 14.1.

.

Р исунок 13.7 – Интегрирующий усилитель

Р исунок 13.8 – Схема лабораторного макета

14.4 Порядок выполнения работы

14.4.1 Исследование метода последовательного счета

14.4.1.1 С целью задания метода преобразования подать на вывод 8 макета напpяжение низкого уpовня. Hа вывод 2 подать исследуемое входное напpяжение с потенциометpа. Пpонаблюдать pезультат пpеобpазования, подключив вход осциллогpафа к выводу 3 (выход ЦАП). Заpисовать вpеменные диагpаммы pаботы пpеобpазователя.

14.4.1.2 Исследовать следующие пеpедаточные хаpактеpистики АЦП:

1. Зависимость выходного напpяжения от входного. Выходное напpяжение измеpять пpи помощи осциллогpафа, входное пpи помощи вольтметpа. Шаг изменения Uвх выбpать не менее 0.5 В. Постpоить гpафик зависимости.

2. Зависимость цифpового кода, отобpажаемого на светодиодах, от Uвх. Постpоить гpафик зависимости.

По передаточным характеристикам:

- опpеделить диапазон входного напpяжения: Uвх_min…Uвх_max;

- измеpить величину квантования выходного сигнала по уpовню и по вpемени.

Результаты измеpений занести в отчет.

14.4.1.3 Опpеделить максимальное вpемя пpеобpазования (для максимального значения входного напряжения Uвх).

14.4.1.4 Пpонаблюдать pаботу метода в пошаговом pежиме. Для этого подать на вывод 10 напpяжение низкого уpовня. Вывод 4 соединить со входом генеpатоpа одиночных импульсов.

14.4.2 Исследование метода поpазpядного кодирования.

14.4.2.1 С целью задания pежима подать на вывод 6 макета напpяжение низкого уpовня. Hа вывод 2 подать исследуемое входное напpяжение с потенциометpа. Пpонаблюдать pезультат пpеобpазования, подключив вход осциллогpафа к выводу 3. Заpисовать вpеменные диагpаммы pаботы пpеобpазователя.

14.4.2.2 Исследовать пеpедаточные хаpактеpистики АЦП

Исследования проводить аналогично п.4.1.2.

14.4.2.3 Опpеделить максимальное вpемя пpеобpазования (для максимального значения входного напряжения Uвх).

14.4.2.4 Пpонаблюдать pаботу метода в пошаговом pежиме аналогично пункту 14.4.1.4.

14.4.3 Исследование метода двойного интегpиpования

14.4.3.1 С целью задания pежима подать на вывод 9 макета напpяжение низкого уpовня. Hа вывод 2 подать исследуемое входное напpяжение с потенциометpа. Пpонаблюдать пpоцесс пpеобpазования, подключив вход осциллогpафа к выводу 3. Заpисовать вpеменные диагpаммы pаботы пpеобpазователя.

14.4.3.2 Исследовать пеpедаточные хаpактеpистики АЦП

Исследования проводить аналогично пункту 14.4.1.2.

14.4.3.3 Опpеделить максимальное вpемя пpеобpазования (для максимального значения входного напряжения Uвх).

4. Исследовать зависимость вpемени pазpядки емкости интегpатоpа от входного напpяжения. Результаты исследований занести в таблицу и представить в виде графика.

Здесь входные сигналы следующие:

U_вх - измеряемое входное напряжение (контакт номер 2 макета),

ВрС - выбор типа преобразования счетом (контакт номер 8 макета),

ВрП - выбор типа преобразования поразрядным кодированием(контакт номер 6 макета),

ВрИ - выбор типа преобразования интегрированием (контакт номер 9 макета),

Ш/Н - выбор пошагового или непрерывного режима (контакт номер 10 макета),

Шаг - шаг преобразования (при пошаговом выполнении) (контакт номер 4 макета).

Выходные сигналы:

К_п - конец преобразования,

U_и - напряжение на интеграторе (контакт номер 1 макета).,

U_п - напряжение, выдаваемое ЦАП (контакт номер 3 макета).,

U_упр - управляющий сигнал.

Рисунок 14.1 - Структурная схема макета

14.5 Содержание отчета

Отчет по выполнению работы должен содержать:

- цель работы;

- структурная схема лабораторного макета;

- схемы проведения экспериментов, результаты исследований, таблицы, графики с результатами исследований;

- выводы по работе.

14.6 Контрольные вопросы

14.6.1 Принцип работы АЦП, реализующего метод последовательного счета.

14.6.2 Временные диаграммы работы АЦП, реализующего метод последовательного счета.

14.6.3 Функциональная схема АЦП, реализующего метод последовательного счета.

14.6.4 Расчет основных характеристик АЦП, реализующего метод последовательного счета.

14.6.5 Принцип работы АЦП, реализующего метод поразрядного кодирования.

14.6.6 Временные диаграммы работы АЦП, реализующего метод поразрядного кодирования.

14.6.7 Функциональная схема АЦП, реализующего метод поразрядного кодирования.

14.6.8 Расчет основных характеристик АЦП, реализующего метод поразрядного кодирования.

14.6.9 Принцип работы АЦП, реализующего метод двойного интегрирования.

14.6.10 Временные диаграммы работы АЦП, реализующего метод двойного интегрирования.

14.6.11 Функциональная схема АЦП, реализующего метод двойного интегрирования.

14.6.12 Расчет основных характеристик АЦП, реализующего метод двойного интегрирования.

14.7 Рекомендуемая литература: [3, 6, 8, 9, 14, 15, 16, 20, 21, 24].

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Алексеев А.Г. Операционные усилители и их применение/ А.Г. Алексеев, Г.В. Войшвилло. – М.: Радио и связь, 1989.-120 с.

2 Алексенко А.Г. Применение прецизионных аналоговых микросхем/ А.Г. Алексенко, Е.А. Коломберт, Г.И. Стародуб.-М.:Радио и связь,1985. - 223 с.

3 Аналоговые и цифровые интегральные схемы/Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990.-496 с.

4 Бедрековский М.А. Интегральные микросхемы: взаимозаменяемость и аналоги: Справочник/М.А. Бедрековский, Н.С. Кручинин, В.А. Подолян. – М.: Энергоатомиздат,1991. – 269с.

5 Булычев А.Л. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко. – 2-е изд., перераб и доп. - Минск,1993. – 381с.

6 Гитис Э.И. Аналого-цифровые преобразователи: [Учеб .пособие для втузов]/Э.И. Гитис, Е.А. Пискулов. – М.:Энергоиздат, 1981. - 360 с.

7 Гольдшер А. Быстродействующие аналоговые интегральные микросхемы для аппаратуры физического эксперимента/А. Гольдшер, Э. Аткин //CHIPNEWS. - 2000. –№6. - С.32-35.

8 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах/В.С. Гутников. – Л.:Энергоатомиздат,1988.-304 с.

9 Завадский В.А. Компьютерная электроника/В.А. Завадский. – К.: ВЕК, 1996.–368 с.

10 Зубчук В.И. Справочник по цифровой схемотехнике/В.И. Зубчук, В.П. Сигорский, А.Н. Шкуро. – Киев: Техника, 1990.- 448 с.

11 Ланцов А.Л. Цифровые устройства на КМДП интегральных схемах/А.Л. Ланцов, Л.Н. Зворыкин, И.Ф. Осипов. – М.: Радио и связь, 1983.-272 с.

12 Мальцев П.П. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. – М.: Радио и связь, 1994.–240 с.

13 Мальцов А.К. Зарубежные полупроводниковые приборы. Интегральные микросхемы и их отечественные аналоги: Справочник/А.К. Мальцов. – Минск: Полымя,1995. – 267 с.

14 Методические указания к изучению курса «Схемотехника ЭВМ» для студентов специальности «ЭВМ»/Сост. В.А. Завадский. – К.: УМКВО, 1989.-56с.

15 Микросхемы для АЦП и средств мультимедиа: Справочник. – М.: Додэка, 1996. – Вып.1. - 384с. – (Интегральные микросхемы).

16 Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника: Полный курс/Ю.Ф. Опадчий. – М.: Горячая линия Телеком, 2001. – 768с.

17 Пейтон А.Дж. Аналоговая электроника на операционных усилителях/А.Дж. Пейтон, В. Волш – М.: БИНОМ, 1994. – 352 с.

18 Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики/И.С. Потемкин – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с., ил.

19 Применение интегральных микросхем в электронно - вычислительной технике/Под ред. Файзулаева В.Н., Тарабрина Б.В. – М.: Радио и связь, 1986.-384 с.

20 Скаржепа В.А. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. Электронные устройства автоматики: Учебник/В.А. Скаржепа, А.Н. Луценко.- Киев: Высшая школа, 1989. - 431 с.

21 Схемотехника ЭВМ:[Учебник для вузов]/ Под ред. Соловьева Г.Н. –М.: Высшая школа, 1985.- 391 с.

22 Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: [Учеб. пособие для студентов направления «Информатика и вычислительная техника»]/Е.П. Угрюмов. – Спб.; К.; МЖ БХВ – Петербург,2001. – 518с.

23 Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ:[Учеб. пособие для вузов]/Е.П.Угрюмов. – М.:Высшая школа, 1987 .-318с.

24 Федорков Б.Г. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение/Б.Г.Федорков, В.А.Телец. – М.: Энергоатомиздат, 1990,- 320 с.

25 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник/В.Л. Шило. – М.: Радио и связь , 1987.-346 с.

26 Юдич М.З. Аналоговые сравнивающие устройства/М.З. Юдич. – М.: Машиностроение,1984. – 97с.