Практическая работа специальности 09.02.01.

Практическое занятие № 11

Тема: «Исследование цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей».

Цель работы: исследовать различные типы преобразователей. Закрепить теоретические знания о различных типах ЦАП и АЦП, их назначении, устройстве, принципах работы и характеристиках.     

Теория.

1. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рисунке 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:

•        По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения

•        По типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом и с параллельным вводом входного кода

•        По числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные

•        По быстродействию: умеренного и высокого быстродействия

Рисунок 1 – Классификация ЦАП

2. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).

Все многообразие АЦП можно разделить на группы, объединенные общими технологией, схемотехникой и методом преобразования, близкими точностными, динамическими или эксплуатационными параметрами, причем эти группы могут пересекаться, т.е. включать общие элементы. Классификация АЦП по методу преобразования приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Классификация АЦП

Ход работы.

1. Используя схемы классификации дать краткую характеристику каждому из видов АЦП и ЦАП.

2. Решить задачи

Задача 1. Напряжение Uo цифроаналогового преобразователя равно 16 вольт. Укажите число разрядов n ЦАП, если при увеличении двоичного кода на цифровых входах ЦАП на единицу, U_вых изменилось с -1,5в до -1,75в.

Задача2. На входы АЦП поданы следующие сигналы: U_вх = 2.5v, U_o = 8v. Укажите двоичный код D₃D₂D₁D₀ на выходе АЦП.

Задача 3. К входам D₃D₂D₁D₀ счетчика приложены сигналы 0111₂. U_o = -8v. Укажите значение напряжения на выходе ЦАП с учетом знака после прихода 3-го импульса на входе C.

Пример решения задач.

На входы цифроаналогового преобразователя поданы следующие сигналы: D₃D₂D₁D₀ = 0100, Uo = -8v. Укажите абсолютное значение напряжения на выходе ЦАП.

Решение:

1)   U_вых = - (U_o / 2ⁿ) ×D, где n- число разрядов ЦАП.

2)   Из условия задачи видно, что n = 4.

3)   D - десятичный эквивалент двоичного кода на входе ЦАП = 0100₂= 4₁₀.

4)   U_вых = - (-8 / 2⁴) ×4 = 2 (В)

Ответ: 2 вольта.

Контрольные вопросы

1.    Укажите, какая структура резистивных матриц ЦАП имеет преимущество при изготовлении преобразователя посредством интегральной технологии?

2.    Определите понятие «абсолютная разрешающая способность» ЦАП.

3.    Укажите перспективы развития ЦАП

4.    Определите понятие абсолютная разрешающая способность АЦП.

5.    Укажите, можно ли подавать на входы Vref+ и Vref- АЦП разные (по модулю) напряжения? Ответ поясните.

6.    Укажите перспективные направления развития АЦП

Скачано с www.znanio.ru