Исследование аналого-цифрового и цифрового преобразователей
Применение аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для преобразования непрерывных сигналов в дискретные. Осуществление преобразования цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Анализ принципов работы АЦП и ЦАП.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2013 |
| Размер файла | 264,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование аналого-цифрового и цифрового преобразователей
Цель работы: изучить принципы работы АЦП и ЦАП, исследовать характеристики АЦП и ЦАП.
1. Краткие теоретические сведения
Аналого-цифровые преобразователи предназначены для преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов в дискретные (цифровые), которые могут использоваться в системах передачи данных, микропроцессорных устройствах и ЭВМ, цифровых измерительных системах и т.п.
Цифроаналоговые преобразователи осуществляют преобразование цифрового сигнала в аналоговый, который может применяться в целях управления различного рода регуляторами, графическими построителями и другими устройствами непрерывного действия. В принципе ЦАП выполняет функцию восстановления аналогового сигнала из цифрового.
Существует множество типов ЦАП и АЦП. В настоящей работе исследуются аналого-цифровой преобразователь, основанный на методе поразрядного кодирования, когда аналоговая величина преобразуется в пропорциональное количество импульсов, а затем в параллельный двоичный код 8421, и цифроаналоговый преобразователь с резистивной сеткой (аттенюатором R-2R), осуществляющий преобразование дискретного сигнала, задаваемого импульсной последовательностью, в непрерывный.
Принцип работы ЦАП заключается в следующем.
Дискретный сигнал, заданный последовательностью с числом импульсов, пропорциональным значению исследуемого параметра, поступает на вход двоичного счётчика (в данной работе четырёхразрядного - ИМО К155ИЕ5 D1) и преобразуется в параллельный код 8421, получаемый на выходах этого счётчика. Потенциалы с выходов подаются на сетку R-2R и создают падение напряжения на выходном сопротивлении ЦАП 2R, пропорциональное двоичному числу, записанному в счётчик. Это и есть аналоговая величина, полученная из дискретной с помощью цифроаналогового преобразователя.
Принцип построения АЦП следующий.
Аналоговый сигнал подаётся на один из входов компаратора D3, устанавливая таким образом порог его срабатывания. На другой вход компаратора поступает сигнал с выхода аттенюатора R-2R. В случае, когда этот сигнал меньше аналоговой величины, на вход 3 триггера Т (D1) подаётся высокий потенциал и триггер может работать в счётном режиме, принимая импульсы от генератора импульсной последовательности и преобразуя вместе со счётчиком число импульсов в параллельный код 8421. Потенциалы с выходов счётчика поступают на резистивную сетку R-2R, преобразуются в аналоговый сигнал, подаваемый далее на второй вход компаратора D3. До тех пор, пока этот сигнал не будет равен значению порога срабатывания компаратора, происходит наращивание содержимого счётчика. Как только сигнал, снимаемый с выхода аттенюатора, будет равен величине порога компаратора, а значит преобразуемому аналоговому сигналу, компаратор переводит триггер в устойчивое состояние и счет импульсов прекращается. Цифровой код 8421 со счётчика подаётся на преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора, и на индикаторе высветится число, представляющее аналоговую величину в цифровой форме.
аналоговый цифровой преобразователь сигнал
Рисунок 1 - схема АЦП
Рисунок 2 - схема ЦАП.
2. Исследование ЦАП
РЦАП = | Uц - U0 |, (2.1)
где Uц = Uмл. р N - приведенное показание цифрового индикатора;
Uмл. р = - цена младшего разряда счетчика;
Umax - максимальное значение выходного напряжения;
N - показания индикатора;
U0 - показания вольтметра.
Таблица 2.1 - Значения выходных напряжений ЦАП
|
Номер измерения |
Показания индикатора |
Uц, В |
U0, В |
РЦАП, В |
|
|
1 |
0 |
0 |
0,04 |
0,04 |
|
|
2 |
1 |
0,147 |
0,107 |
||
|
3 |
2 |
0,294 |
0,325 |
0,031 |
|
|
4 |
3 |
0,442 |
0,473 |
0,029 |
|
|
5 |
4 |
0,589 |
0,609 |
0,028 |
|
|
6 |
5 |
0,736 |
0,755 |
0,024 |
|
|
7 |
6 |
0,884 |
0,899 |
0,025 |
|
|
8 |
7 |
1,029 |
1,051 |
0,028 |
|
|
9 |
8 |
1,179 |
1,183 |
0,003 |
|
|
10 |
9 |
1,326 |
1,328 |
0,001 |
|
|
11 |
0, |
1,47 |
1,475 |
0 |
|
|
12 |
1, |
1,620 |
1,582 |
0,003 |
|
|
13 |
2, |
1,768 |
1,758 |
0,006 |
|
|
14 |
3, |
1,911 |
1,887 |
0,005 |
|
|
15 |
4, |
2,06 |
2,06 |
0,002 |
|
|
16 |
5, |
2,21 |
2,21 |
0,005 |
Рисунок 2.1 - График зависимости показаний индикатора от значения выходного напряжения
Рисунок 2.2 - График зависимости РЦАП = f (Uц)
Разряд счетчика, вносящий наибольшую погрешность: 0.
Рисунок 2.3 - Осциллограмма выходного напряжения ЦАП
3. Исследование АЦП
Таблица 3.1 - Значения выходных напряжений АЦП
|
Номер измерения |
Показания индикатора |
Uц, В |
U0, В |
РЦАП, В |
|
|
1 |
0 |
0 |
0,115 |
0,115 |
|
|
2 |
1 |
0,137 |
0,13 |
0,007 |
|
|
3 |
2 |
0,275 |
0,189 |
0,086 |
|
|
4 |
3 |
0,412 |
0,37 |
0,042 |
|
|
5 |
4 |
0,548 |
0,474 |
0,074 |
|
|
6 |
5 |
0,685 |
0,604 |
0,081 |
|
|
7 |
6 |
0,822 |
0,765 |
0,057 |
|
|
8 |
7 |
0,959 |
0,923 |
0,036 |
|
|
9 |
8 |
1,096 |
1,063 |
0,033 |
|
|
10 |
9 |
1,233 |
1,184 |
0,049 |
|
|
11 |
10 |
1,37 |
1,316 |
0,054 |
|
|
12 |
11 |
1,507 |
1,474 |
0,033 |
|
|
13 |
12 |
1,644 |
1,612 |
0,032 |
|
|
14 |
13 |
1,781 |
1,758 |
0,023 |
|
|
15 |
14 |
1,918 |
1,904 |
0,014 |
|
|
16 |
15 |
2,055 |
2,06 |
0,005 |
Рисунок 3.1 - График зависимости показаний индикатора от значения выходного напряжения
Рисунок 3.2 - График зависимости РАЦП = f (Uц)
Разряд счетчика, вносящий наибольшую погрешность: 0.
4. Ответы на контрольные вопросы
1. Какую функцию в схемах АЦП и ЦАП выполняет счетчик?
Счетчик выполняет роль преобразователя кода. Преобразует число из одинарной системы (последовательность счетных импульсов, количество которых пропорционально измеряемому напряжению для АЦП и выходному напряжению для ЦАП) исчисления в код 8421.
2. Как выглядит схема замещения сетки R-2R при высоком потенциале на одном из выходов счетчика?
Рисунок 1 - схема сетки R - 2R.
Рисунок 2 - схема замещения сетки R - 2R.
3. Как определить значение выходного напряжения ЦАП?
Для того чтобы определить выходную величину ЦАП необходимо число соответствующее кодовой комбинации на входе преобразователя умножить на цену младшего разряда. Цена младшего разряда определяется как отношение max напряжения на выходе ЦАП к числу комбинаций без единицы.
4. Как можно повысить точность преобразования? Надо увеличить число разрядов входного кода для ЦАП и выходного кода для АЦП.
5. Как объяснить форму выходного напряжения ЦАП при работе в автоматическом режиме? Зависимость напряжения на выходе ЦАП от времени носит ступенчатый характер, объясняется это тем, что количество комбинаций входного кода ограниченно. Комбинации поступают на вход с равномерным шагом. В момент смены комбинации происходит резкий скачок напряжения. В промежутках значение выходного напряжения остается неизменным.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Изучение принципа работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП и ADC) . Классическая схема аналого-цифрового преобразования: аналоговый сигнал, компараторы, выходной код, шифратор. Характеристика отсчётов аналогового сигнала и частей опорного напряжения.
статья [344,1 K], добавлен 22.09.2010Система аналого-цифрового преобразования быстроизменяющегося аналогового сигнала в параллельный десятиразрядный код, преобразования параллельного цифрового кода в последовательный код. Устройство управления на логических элементах, счетчик импульсов.
курсовая работа [98,8 K], добавлен 29.07.2009Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывных сигналов. Анализ преобразователей последовательных кодов в параллельный. Преобразователи с распределителями импульсов. Разработка преобразователя пятнадцатиразрядного последовательного кода.
курсовая работа [441,5 K], добавлен 09.12.2011Задачи применения аналого-цифровых преобразователей в радиопередатчиках. Особенности цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) для работы в низкочастотных трактах, системах управления и специализированных быстродействующих ЦАП с высоким разрешением.
курсовая работа [825,8 K], добавлен 15.01.2011Преобразование непрерывной функции в дискретную. Квантование сигнала по уровню. Методы преобразования непрерывной величины в код. Виды, статистические и динамические параметры аналого-цифровых преобразователей. Функциональные схемы интегральных АЦП.
курсовая работа [605,9 K], добавлен 11.05.2016Разработка системы адаптивного аналого-цифрового преобразования (АЦП) на базе однокристального микроконтроллера. Сравнение АЦП различных типов. Анализ способов реализации системы, описание ее структурной схемы, алгоритма работы, программного обеспечения.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 29.06.2012Понятие аналого-цифрового преобразователя, процедура преобразования непрерывного сигнала. Определение процедур дискретизации и квантования. Место АЦП при выполнении операции дискретизации. Классификация существующих АЦП, их виды и основные параметры.
курсовая работа [490,2 K], добавлен 27.10.2010Процесс дискретизации сигнала, заданного аналитически. Преобразование сигнала в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей. Дискретизация непрерывных сигналов, их квантование по уровню. Расчет коэффициентов для низкочастотного фильтра.
курсовая работа [755,5 K], добавлен 11.02.2016Описание работы однополярного аналого-цифрового преобразователя. Расчет эмиттерного повторителя и проектирование схемы высокочастотного аналого-цифрового преобразователя. Разработка печатной платы устройства, технология её монтажа и проверка надежности.
курсовая работа [761,6 K], добавлен 27.06.2014Структурная схема цифровых систем передачи и оборудования ввода-вывода сигнала. Методы кодирования речи. Характеристика методов аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Способы передачи низкоскоростных цифровых сигналов по цифровым каналам.
презентация [692,5 K], добавлен 18.11.2013
