- •Инженерно-производственный центр «Учебная техника»
- •Содержание
- •Перечень аппаратуры, используемой в экспериментах
- •Описание набора миниблоков (600.11.1) для испытания типовых схем цап и ацп
- •Тестирование цифро-аналоговых преобразователей
- •2.1. Испытание цифро-аналогового преобразователя с выходом по току
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •2.2. Испытание цифро-аналогового преобразователя с выходом по напряжению
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •2.3. Испытание схемы сравнения кодов
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Тестирование схемы сравнения четырехразрядных двоичных чисел на наборном поле блока испытания цифровых устройств а1
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •2.4. Испытание широтно-импульсного модулятора
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •Сборка и тестирование аналого-цифровых преобразователей
- •3.1. Испытание аналогового компаратора
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •3.2. Испытание аналого-цифрового преобразователя развертывающего преобразования
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •Тестирование ацп.
- •3.3. Испытание аналого-цифрового преобразователя следящего преобразования
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •Тестирование ацп.
- •3.4. Испытание аналого-цифрового преобразователя последовательного приближения
- •Принцип действия и схема исследуемой цепи
- •Схемы электрические соединений
- •Перечень аппаратуры
- •Указания по проведению эксперимента
- •Тестирование ацп (ручной режим).
- •Тестирование ацп (ручная подача тактовых импульсов).
2.2. Испытание цифро-аналогового преобразователя с выходом по напряжению
Принцип действия и схема исследуемой цепи
Схемы электрические соединений
Перечень аппаратуры
Указания по проведению эксперимента
Принцип действия и схема исследуемой цепи
В эксперименте тестируется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на основе резистивной матрицы R-2Rс выходом по напряжению. Схема, поясняющая принцип действия ЦАП, приведена на рис. 2.2. В отличие от схемы рис. 2.1 источник питания включен вместо выходного миллиамперметра (гнездо «I»), а гнезда, к которым ранее подключался источник питания («U»), стали выходом ЦАП.
Рис. 2.2. Упрощенная схема ЦАП R-2Rс выходом по напряжению.
Матрица R-2Rсостоит из одинаковых звеньев (пунктир на рис. 2.2.), включающих 2 резистора. Сопротивления этих резисторов отличаются в 2 раза (Rи 2R). Разрядность ЦАП определяется числом последовательно включенных звеньев. ПереключателиS1…S4 подключают резисторы 2R(R1,3,5,7 на рис. 2.2) или к источнику питанияE, или к общему проводу. Выходной сигнал ЦАП – напряжение между узлом 1 и общим проводом (). В эксперименте это напряжение измеряется вольтметромPV1 (мультиметром).
Рассмотрим принцип действия ЦАП с выходом по напряжению. Предположим, что только один из переключателей ЦАП находится в положении 1, т. е. резистор 2Rданного звена подключен к источнику Е. Разорвем цепочку резисторов в узлеn, и составим эквивалентную схему одного звена ЦАП (рис. 2.3а). Цепочка звеньев справа от рассматриваемого звена заменена эквивалентным сопротивлением 2R, не зависящим от числа звеньев (см. раздел 2.1).
а) |
б) |
в) |
Рис. 2.3. Эквивалентная схема звена ЦАП.
Представим данное звено эквивалентным генератором относительно левого (n– по рис. 2.3а) узла матрицыR-2R. Э.д.с. эквивалентного генератора вычислим как напряжение холостого хода на зажимах генератора
.
При расчете учтено совпадение потенциалов узлов nиn+1, т. к. при холостом ходе ток через резисторRне протекает. Внутренне сопротивление эквивалентного генератора определим по схеме рис. 2.3б
.
Результирующая схема приведена на рис. 2.3в.
Если рассмотренное звено является самым левым в матрице R-2R, то оно создаст на выходе ЦАП напряжение. На рис. 2.2 такому звену соответствуют элементыR1=2RиS1. Резистор величинойRв данном звене не нужен, т. к. выходной ток ЦАП равен 0.
Заменим эквивалентным генератором второе слева звено матрицы R-2R(элементыR2,R3,S2, схема рис. 2.3в). Вместе с первым звеном оно даст эквивалентную схему, аналогичную рис. 2.3а, отличающуюся только э.д.с. равной. Повторяя для этой схемы, проделанные выше преобразования, получим относительно выходных зажимов ЦАП эквивалентный генератор с сопротивлением 2Rи э.д.с..
Преобразования для третьего слева звена матрицы R-2R(элементыR4,R5,S3) дадут э.д.с. на выходе ЦАП –, а для четвертого звена (R6,R7,S4) –. В общем случае «вес» звена в выходном напряжении ЦАП равен, гдеn– номер звена, считая от выхода матрицыR-2R(слева направо на рис. 2.2).
По принципу наложения при подключении нескольких разрядов к источнику Eвыходное напряжение ЦАП будет равно сумме «весов» этих разрядов, т. е. окажется пропорционально двоичному числу, определяющему состояние переключателей ЦАП. Для ЦАП рис.2.2 выходное напряжение будет изменяться от 0 (состояние переключателей) до(состояние переключателей).
В случае преобразователя с nразрядами выходное напряжение меняется от 0 дос шагом. Если переключатели ЦАП установлены в положение, соответствующее двоичному числуN, то выходное напряжение преобразователя составит. Полученное соотношение показывает, что рассматриваемый преобразователь можно использовать в режиме «перемножающего ЦАП» - выходной сигнал определяется произведением входного напряженияна двоичный код числа на цифровых входах.