Цель: Исследование кодирования информации при передаче по дискретному каналу без помех, знакомство с понятием аналого-цифрового преобразователя и разновидностями таких преобразователей.
Задание.
1. Эмулировать программу АЦП с развертывающим измерительным преобразованием. Эмулировать три варианта Ux, и для каждого варианта зарисовать Ux,выход ГИ, выход ОС, выход Сч.
2. Эмулировать программу АЦП со следящим измерительным преобразованием. Эмулировать три варианта Ux, и для каждого варианта зарисовать Ux,Uk.
Теоретическая часть
Устройства, позволяющие заменять непрерывную последовательность значений аналоговой величины конечным числом дискретных значений и представлять их в заданном коде, получили название аналого-кодовых преобразователей. Такие эквиваленты аналоговой величины могут быть представлены комбинациями состояний оптических, электромеханических, электронных и других элементов, а также параллельными или последовательными во времени комбинациями электрических импульсов.
В настоящее время более рационально преобразовывать различные по физической природе сигналы в электрические, а затем представлять их в цифровой форме посредством преобразователей напряжение — код. Под термином «аналого-цифровой преобразователь» (АЦП) в первую очередь подразумевают именно такой преобразователь (напряжение - код).
Современные АЦП строят на основе серийно выпускаемых отечественной промышленностью интегральных схем, номенклатура которых достаточно высока. В нее входят операционные усилители, органы сравнения (компараторы напряжения), источники опорного напряжения, коммутаторы, цифроаналоговые преобразователи, устройства запоминания и другие функциональные элементы и узлы. Поскольку степень интеграции схем постоянно растет, количество интегральных схем, необходимых для реализации конкретного АЦП, уменьшается.
Имеются образцы АЦП выполненные на одном кристалле. Успехи в технологии изготовления интегральных схем способствовали увеличению быстродействия, повышения надежности и снижению стоимости АЦП.
По способу получения цифрового эквивалента все разнообразие существующих преобразователей может быть разбито на три основные группы: преобразователи последовательного счета, преобразователи поразрядного уравновешивания, преобразователи считывания.
Аналого-кодовые преобразователи делятся на две группы: аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП). Существуют разные варианты АЦП, основные из них с преобразованием на параллельных компараторах, с поразрядным уравновешиванием, интегрирующего типа. Первый вид АЦП отличается максимальным быстродействием, но низкой точностью, второй вид имеет меньшее быстродействие, но более высокую точность, третий вид характеризуется максимально высокой точностью, хорошей помехозащищенностью, но низким быстродействием. Вариантов построения ЦАП значительно меньше: они строятся на базе операционных усилителей, аналоговых ключей и декодирующей резистор ной матрицы.
Практическая часть
АЦП с развертывающим измерительным преобразованием
На
рис. 1 изображена функциональная схема
АЦП с развертывающим измерительным
преобразованием. В начале каждого цикла
преобразования запускается генератор
ГКН линейно изменяющегося компенсирующего
напряжения 
.
Одновременно сигнал с органа сравнения
ОС открывает схему совпадения И, и
импульсы высокостабильного генератора
ГИ начинают поступать в счетчик Сч.
Рис. 1 Функциональная схема преобразователя
с развертывающим измерительным преобразованием
Программа
на примере одного рабочего такта
графически показывает, что в момент
компенсации, когда преобразуемое
напряжение 
сравнивается с компенсирующим напряжением
.
Состояние органа сравнения изменяется,
и доступ импульсов в счетчик прекращается.
С выхода счетчика снимается цифровой
эквивалент 
соответствующий 
(см. рис. 2).
Рис. 2. Временные диаграммы работы преобразователя.
АЦП со следящим измерительным преобразованием
Преобразователь
со следящим измерительным преобразованием
является цифровой следящей системой
(см. рис. 3), в которой входное напряжение
,
сравнивается органом сравнения ОС с
напряжением 
,
поступающим с источника линейно-ступенчатого
компенсирующего напряжения ИСКН.
В
зависимости от разности напряжений
происходит такое изменение кода в схеме
управления источником, которое приводит
к равенству этих напряжений в пределах
заданной точности.
Орган сравнения воздействует на две схемы совпадения И, через которые импульсы генератора G поступают на входы реверсивного счетчика СТ: если , импульсы идут по каналу “+1”, а если , по каналу “–1”. При равенстве напряжений обе схемы И закрыты и импульсы на счетчик не поступают.
Рис. 3 Функциональная схема преобразователя со следящим
измерительным преобразованием.
Программа на примере небольшого интервала времени графически показывает работу преобразователя со следящим измерительным преобразованием (см. рис. 4).
Рис. 4 Отработка цифровых эквивалентов аналоговой величины Uх
ГОУ ВПО
ДВГУПС
Кафедра: «ОСС»
Лабораторная работа
«Кодирование информации при передаче по дискретному каналу без помех»
21040165 02 941
Выполнил: Д.С. Черных
Проверил: И.А. Кривошеев
Хабаровск, 2009г.