Самостоятельная работа 4

Самостоятельная работа по лекциям №4 и №5 по курсу ЭАЦС.

АЦП последовательного преобразования на основе ЦАП, компаратора напряжения (КН) и регистра поразрядного приближения (РПП) по лекциям 4 (характеристики АЦП) и 5 (схемы АЦП последовательного типа).

Вариант 3.

Исходные данные для расчетов:

1. диапазон входных сигналов АЦП от -5 В до +5 В (U_П.Ш = 5 В);

2. выходной код – дополнительный (знаковый разряд a₀ и количество значащих разрядов n=5);

3. в матрице R-2R токового ЦАП значения сопротивлений R = 500 Ом;

4. время установления ЦАП без ОУ t_{УСТ.ЦАП} = 50 нс;

5. допустимые значения опорного напряжения U_ОП = -10 или +10 В;

6. коэффициент усиления ОУ без обратной связи K_U.ОУ = 10⁵;

7. коэффициент передачи компаратора (КН) K_U.КН = 10³, задержка переключения КН t_ЗД.КН = 30 нс;

8. задержка регистра поразрядного приближения (РПП) t_ЗД.РПП = 50 нс.

Задание:

1. составить два варианта схем АЦП последовательного типа для преобразования входного сигнала в дополнительный код: а) с обратной связью по напряжению (рис. 3 лекция 5), б) с обратной связью по току (рис. 4 лекция 5);

2. изобразить передаточные характеристики ЦАП для использования в данных АЦП;

3. изобразить статическую передаточную характеристику АЦП для требуемого диапазона U_ВХ;

4. определить значения параметров элементов ЦАП для двух вариантов АЦП (резисторов и напряжений источников напряжения);

5. определить значение шага квантования по входу АЦП;

6. определить допустимое значение времени установления ОУ;

7. определить частоту тактового сигнала;

8. определить время преобразования АЦП;

9. определить допустимое значение аппаратурного шума, приведенного ко входу АЦП, и допустимые значения аппаратурных шумов КН, ЦАП, ОУ

1) 1) При разработке АЦП поразрядного преобразования с преобразованием двух-полярных аналоговых сигналов используем ЦАП с передаточной характеристикой двоичного смещенного кода. На выходе регистра смещенный код преобразуем в дополнительный с помощью инвертора.

Таким образом, получаем на выходе АЦП дополнительный код.

Рис.1 Схема АЦП последовательного типа Рис.2 Схема АЦП последовательного типа

с обратной связью по напряжению с обратной связью по току

А для дополнительного кода и с обратной связью по току – на рис.2

2)

– элементы для организации биполярной передаточной характеристики ЦАП со смещенным двоичным кодом.

Г рафик 1 Передаточная характеристика ЦАП с ОУ График 2 Статическая передаточная характеристика АЦП с дополнительным выходным кодом.

3) Статическая передаточная характеристика АЦП изображена на Графике 2

5)

Отчет о выполнении задания

В данной самостоятельной работе рассматривался АЦП последовательного преобразования на основе ЦАП с ОУ на выходе, КН и РПП.

1) В первом пункте задания были составлены два варианта схем АЦП последовательного типа для преобразования входного сигнала в дополнительный код: с обратной связью по напряжению и с обратной связью по току (рис. 1 и рис.2);

2)Во втором пункте была построена итоговая передаточная характеристика ЦАП с ОУ для требуемого диапазона U_ВЫХ (График 1);

3)В третьем пункте необходимо было изобразить статическую передаточную характеристику АЦП для требуемого диапазона U_ВХ, она представлена на Графике 2;

5) В пятом пункте определен шаг квантования:

.