Для проведения практикума необходимо: осциллограф, генератор сигналов, лабораторный стенд "Схемотехника АЦП и ЦАП", цифровой вольтметр.
Выполните работу в следующей последовательности:
1) измерьте временные и амплитудные параметры сигналов, формируемых генератором сигналов. Для этого включите сетевую вилку стенда в сеть, включите тумблер "Питание" в положение "Вкл", при этом должен светиться индикатор "Питание";
2) подключите осциллограф к гнездам "Выход" генератора сигналов (ГС). Последовательно в соответствии с таблицей 7.2 установите ручки управления ГС в необходимое положение, а кнопками задайте "Код канала". Для каждой позиции таблицы 7.2 измерьте перечисленные параметры сигналов и зарисуйте осциллограммы;
Таблица 7.2 – Алгоритм управления генератором сигналов
№ позиции
Наблюдаемый сигнал
Кодка-нала
Генератор прямоугольных импульсов
Генератор пилообразных импульсов
Генератор шума
Измеряемые параметры
Код канала
Амплитуда
Частота
Регулировка уровня
Амплитуда
Частота
Регулировка уровня
Амплитуда
Импульс
+
+
*
*
*
*
*
Амплитуда,
частота, спад
фронт и срез импульса
Импульс
+
+
*
*
*
*
*
Амплитуда,
частота, спад
фронт и срез импульса
Постоянный уровень
*
*
+
*
*
*
*
Постоянный уровень напряжения
Пилообразный импульс
*
*
*
*
+
+
*
Амплитуда, частота, фронт и срез
Шумовой сигнал
*
*
+
*
*
*
+
Max и min амплитуда
Импульс случайной амплитуды
+
+
*
*
*
*
+
Max, среднюю и min амплитуда
Обозначения в таблице:
* - положение ручки управления может быть произвольной;
+ - ручкой управления можно регулировать наблюдаемый параметр сигнала.
3) установите ручки управления ГС в соответствии с позицией 3 таблицы 7.2 и лабораторного стенда (ЛС) с позицией 1 таблицы 7.3;
Таблица 7.3 – Алгоритм управления лабораторным стендом
№ позиции
Положение ручек управления ЛС
Преобразование
Частота преобразований, кГц
"АЦП-ЦАП"
ИОН, цена младшего разряда, мВ
Ручное
Автомат
АЦП
ЦАП
+
+
+
+
+
+
+
+
Обозначения в таблице:
+ - положение ручки управления.
4) соберите схему рабочего места в соответствии с рисунком 7.8;
Рисунок 7.9 – Схема эксперимента
5) включите стенды тумблерами "Сеть" и "Питание";
6) устанавливайте ручкой "Регулировка уровня" по цифровому вольтметру ряд напряжений 10, 20, 30, 40, 100мВ и 0,5; 1; 2; 3, 5, 7, 9 В. Для каждого значения напряжения несколько раз (не менее 5) нажимайте кнопку "Сброс", затем кнопку "Ручное" и записывайте цифровой код с индикаторов схемы индикации ЛС. Вычисляйте среднее значение кода и записывайте в столбцы "Входное напряжение" и "Среднее значение кода" таблицы измерений. Вычислите цену МЗР (младшего значащего разряда) АЦП, т.е. ширину канала из выражения:
МЗР = ( 3,00 – 0,01) / (YК - YН) ,
где: YК, YН - цифровые коды, соответствующие максимальному и минимальному уровням входного напряжения.
Постройте передаточную характеристику АЦП и определите интегральную нелинейность преобразований;
7) отключите цифровой вольтметр. Установите ручки управления ГС и ЛС в соответствии с позицией 1 таблицы 2 и с позицией 2 таблицы 3. Посмотрите осциллограммы осциллографом 1 и измерьте параметры входных прямоугольных импульсов в гнезде "UВХ АЦП " и сигналов в гнездах "f такт", "Сброс и начало преобразования", "Конец преобразования - записи". Осциллографом 2 наблюдайте за процессом последовательных приближений уровней осциллограммы "UВЫХ ЦАП" к уровню сигнала "UВХ АЦП", зарисуйте осциллограмму "UВЫХ ЦАП". Запишите показания цифрового кода и по его значению определите амплитуду входного сигнала;
8) установите ручки управления ГС в позицию 4 (таблицу 7.2), а ЛС в позицию 2 (таблицу 7.3). Ручками "Амплитуда", "Частота грубо", "Частота плавно" генератора пилы установите по осциллографу 1 амплитуду импульсов 7,5 В с частотой 1 кГц;
9) запишите не менее 100 показаний цифрового кода с индикатора ЛС, переведите каждое показание в десятичный код и постройте гистограмму распределения уровней пилообразного напряжения в координатах, показанных на рисунке 7.10;
В каждый из интервалов, содержащих 50 последовательных цифровых кодов, необходимо вносить по оси ординат число отсчетов, попавших в этот интервал;
10) установите ручки управления ГС в соответствии со строкой 5 (таблицу 7.2), а ЛС - со строкой 2 (таблицу 7.3).
Ручкой "Амплитуда" генератора шума ГС установите по осциллографу максимальную амплитуду шумов в пределах 4 -5 В. Повторите регистрацию данных в соответствии с п.9 настоящей методики и постройте гистограмму распределения уровней шумового сигнала.
11) установите ручки управления ГС согласно строки 6 таблицы 7.2, а ЛС - строки 2 таблицы 7.3. Ручками "Амплитуда" генератора прямоугольных импульсов и генератора шума ЛС отрегулируйте максимальную амплитуду прямоугольных импульсов с наложенными шумами в пределах 6 - 7 В. Повторите запись данных и постройте гистограмму распределения случайной амплитуды сигнала (амплитудного спектра) по методике п.9;