Исследование цифро-аналогового преобразователя

 

Цель работы: исследование цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Теоретическая часть

1.1 ЦАП предназначены для преобразования цифрового двоичного кода N в пропорциональные аналоговые уровни напряжения U(N). По принципу построения различают ЦАП: с суммированием напряжения, с делением напряжения, с суммированием токов и т.д.

Выходное напряжение в схеме ЦАП с суммированием напряжения описывается зависимостью:

U(N)= R , (8.1)

где N= - двоичный код;

;

;

n – число двоичных разрядов;

- опорное напряжение.

Выходное напряжение в схеме ЦАП с делением напряжения используется резистивная матрица типа R-2R

U(N)= (8.2)

В формуле (8.2) - коэффициент использования опорного напряжения, в формуле (8.1) этот коэффициент использования равен 1.

Основной характеристикой ЦАП является его передаточная характеристика U=f(N).

 

Порядок выполнения работы

2.1 Макет лабораторной работы №8 и №9.

 

Рисунок 8.1. – Макет устройства сопряжения с объектом УСО

 

2.2 Макет лабораторной работы представляет собой часть устройства сопряжения с объектом УСО, приведенного на рис. 8.1. УСО включает в себя: аналогово-цифровой преобразователь АЦП; цифро-аналоговый преобразователь ЦАП; буфер DD1, буфер DD2; порт DD3 параллельного ввода-вывода 8-разрядного двоичного кода с регистрами памяти А, В и специальным регистром управления РУС, в который записывается управляющее слово, позволяющее настроить DD3 на передачу кода с его входа D на выходы А, В; клавиатуру двоичного кода и управления на кнопках Р7, Р6…Р0, с соответствующими светодиодными индикаторами, в том числе и каналов А, В этого порта; дополнительные кнопки А1, А0, «ЗАП», «АВТ», «CS», служащие для управления работой АЦП, ЦАП; аналоговый вход х1 и аналоговый выход х4.

2.3 Для исследования ЦАП необходима следующая настройка УСО, т.е. соответствующее выполнение команд (нажатие кнопок управления в определенной последовательности).

2.3.1 Записать в специальный регистр порта DD3 управляющее слово РУС, для чего необходимо нажать кнопку «Синхронизация «СS», последняя позволяет подключить клавиатуру управления Р7, Р6…Р0 через буфер DD2 к порту DD3, затем нажать кнопку Р7, отжать кнопки Р6, Р5, Р4, остальные кнопки клавиатуры управления Р3, Р2, Р1, Р0 могут быть нажаты или отжаты, обозначим их состояние Х, т.е. часть этого слова имеет вид 1000ХХХХ, а полное управляющее слово РУС включает в себя еще нажатие кнопок А1 и А0 (на клавиатуре с кнопками А1, А0, Р7, Р6, Р5, Р4, Р3, Р2, Р1, Р0 РУС будет иметь вид 111000ХХХХ), затем нажать кнопку «Запись» («ЗАП, «WR»), а после этого отжать кнопки А1 и А0. Регистр канала А и В с соответствующими индикаторами готовы к приему информации с клавиатуры Р7…Р0. В случае, если неправильно записано управляющее слово, необходимо выключить и включить питание стенда и в приведенной выше последовательности правильно записать РУС, который сохраняется в течение всей работы ЦАП.

2.4 Исследование ЦАП включает в себя – снятие зависимости выходного аналогового канала U_вых (напряжение на выходе Х4 ЦАП, которое фиксируется с помощью подключаемого цифрового вольтметра) от набираемого на клавиатуре Р0…Р7 входного цифрового кода N= . Каждой кнопке Рi соответствует свой разряд двоичного кода, например, Р0 соответствует , Р1- и т.д., каждому из которого соответствует свое десятичное число ( →1, →2 и т.д.). Входной код изменяется последовательным нажатием кнопок Р0, Р1, Р2 и т.д. до Р7, при этом нажимается кнопка Рi, затем нажимается кнопка «ЗАП»(«WR») и фиксируется цифровым вольтметром соответствующее значение i-го выходного аналогового напряжения. Причем измеряются также значения, когда все кнопки Р7…Р0 отжаты (0…0) и когда все – нажаты (1…1).

2.5 На основе полученных экспериментальных данных теоретически рассчитываются значения U_вых для десятичных чисел (ДЧ) (50, 100, 150, 200 и 250), которые проверяются экспериментально установкой набором соответствующих разрядов двоичного кода, строятся графики зависимостей U_вых=f (ДЧ), определяются погрешности (абсолютная, относительная, приведенная). По указанию преподавателя возможны также другие измерения, расчеты значений и погрешностей ЦАП.

 

Содержание отчета

3.1 Схема макета УСО (рис.8.1)

3.2 Порядок настройки УСО на исследование ЦАП.

3.3 Табличные данные экспериментов ЦАП.

3.4 Расчетные данные и погрешности преобразования ЦАП.

3.5 Выводы по работе.

 

4. Контрольные вопросы

4.1 Приведите наиболее распространенные принципы и схемы построения ЦАП.

4.2 Назовите области применения ЦАП.

 

Лабораторная работа №9