По лабораторной работе

ОТЧЁТ

ДИСЦИПЛИНА: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Тема: Цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи

Выполнили студенты гр. 33427/3 Д.А. Малов

А.С. Волков

Шахин Агиад

Ситрака Теудун

Руководители

«_____» ___________2016 г.

Санкт - Петербург

2016 г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучение характеристик и параметров цифро-аналоговых(ЦАП) и аналого-цифровых преобразователей(АЦП).

ЗАДАНИЕ:

Провести исследования характеристик и параметров цифро-аналоговых (ЦАП)и аналого-цифровых преобразователей (АЦП) на лабораторном макете.

ХОД РАБОТЫ:

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦАП.

1.1. Получение характеристики преобразования (Uоп = E):

Входной двоичный код	Соответствующее десятичное число	Выходное напряжение, В
		-4,398
		-4,3
		-4,048
		-3,172
		-2,645
		-1,586
		-0,884
		-0,534
		0,105
		1,228
		2,354
		3,478
		4,566

Характеристика преобразования:

Определение шага квантования:

№	Входной код	Десятичное число	Выходное напряжение, В
			-4,394
			-4,362
			-4,335
			-4,302
			-4,264
Среднее значение шага квантования		0,0325
			-2,647
			-2,613
			-2,505
			-2,541
			-2,507
Среднее значение шага квантования		0,035
			-0,885
			-0,852
			-0,816
			-0,782
			-0,744
Среднее значение шага квантования		0,03525
			1,228
			1,261
			1,296
			1,330
			1,367
Среднее значение шага квантования		0,03475
			4,429
			4,465
			4,499
			4,536
			4,571
Среднее значение шага квантования		0,03475

Среднее значение шага квантования ∆ ≈ 0,03445.

1.2. Получение характеристики преобразования (Uоп = E/2):

Входной двоичный код	Соответствующее десятичное число	Выходное напряжение, В
		-2,186
		-2,137
		-2,017
		-1,578
		-1,311
		-0,779
		-0,423
		-0,248
		0,075
		0,64
		1,207
		1,773
		2,320

Характеристика преобразования:

Определение шага квантования:

№	Входной код	Десятичное число	Выходное напряжение, В
			-2,193
			-2,178
			-2,162
			-2,145
			-2,125
Среднее значение шага квантования		0,017
			-1,315
			-1,299
			-1,278
			-1,262
			-1,244
Среднее значение шага квантования		0,0178
			-0,426
			-0,411
			-0,391
			-0,374
			-0,355
Среднее значение шага квантования		0,0178
			0,637
			0,651
			0,670
			0,686
			0,705
Среднее значение шага квантования		0,017
			2,243
			2,264
			2,283
			2,299
			2,318
Среднее значение шага квантования		0,0188

Среднее значение шага квантования ∆ ≈ 0,01768.

1.3. Определение максимального времени установления ЦАП (Uоп = E):

Рисунок 1. Установление напряжения логической единицы для Uоп = E

tуст = 10 мкс * 0,2 * 1,5 кл = 3 мкс,

где 10 мкс - масштаб клетки,

0,2 - множитель.

Определение максимального времени установления ЦАП (Uоп = E/2):

Рисунок 2. Установление напряжения логической единицы для Uоп = E/2

tуст = 10 мкс * 0,2 * 1,5 кл = 3 мкс,

где 10 мкс - масштаб клетки,

0,2 - множитель.

Разница между этими двумя случаями заключается в различном масштабе по напряжению (по вертикальной оси).

Как можно видеть из результатов экспериментов, максимальное время установления не зависит от величины входного напряжения.

1.4. Определение комбинации входного кода, при которой происходит изменение фазы выходного сигнала:

Входной двоичный код	Выходное напряжение, В
	2,32
	2,3
	2,2
	2,1
	2,15
	2,15
	2,15
	2,1
	2,1
	2,1
	2,05
	2,05
	1,9
	1,2
	1,19

1. ИССЛЕДОВАНИЕ АЦП.

1.1. Получение характеристики преобразования АЦП с единичным приближением при условиях:

F_д = F1,

F_такт = 100 кГц,

E_0min = 0,461 В,

E_0max = 5,037 В,

Uоп = E.

Входное напряжение, В	Выходной код	Десятичное число
0,461
0,786
1,362
2,196
2,691
3,169
3,828
4,032
4,898
5,037

Характеристика преобразования:

Определение шага квантования:

Выходной код	Десятичное число	Входное напряжение, В
		0,936
		1,269
Среднее значение шага квантования		0,0208
		2,107
		1,984
Среднее значение шага квантования		0,0240

Среднее значение шага квантования ∆ ≈ 0,0224.

1.2. Получение характеристики преобразования АЦП с последовательным приближением при условиях:

F_д = F1,

F_такт = 100 кГц,

E_0min = 0,58 В,

E_0max = 5,004 В.

Uоп = E.

Входное напряжение, В	Выходной код	Десятичное число
0,58
0,666
1,464
1,571
2,401
3,480
3,565
4,929
5,004

Характеристика преобразования:

Определение шага квантования:

Выходной код	Десятичное число	Входное напряжение, В
		2,078
		1,928
Среднее значение шага квантования		0,03

Среднее значение шага квантования ∆ ≈ 0,03.

1.3. Данный пункт не выполняется в работе.

1.4. Исследование динамических характеристик АЦП с единичным приближением.

Результаты экспериментов представлены на рисунках 3, 4, 5 и 6:

Рисунок 3. Динамическая характеристика АЦП при U=5,338 В и Fтакт=100 кГц

Рисунок 4. Динамическая характеристика АЦП при U=5,338 В и Fтакт=50 кГц

Рисунок 5. Динамическая характеристика АЦП при U=0,205 В и Fтакт=100 кГц

Рисунок 6. Динамическая характеристика АЦП при U=0,205 В и Fтакт=50 кГц

Время преобразования увеличивается с увеличением входного напряжения, но уменьшается с увеличением тактовой частоты.

1.5. Исследование динамических характеристик АЦП с последовательным приближением.

Исследования проводились для 4х случаев:

U=4,490 В и Fтакт=100 кГц

U=4,490 В и Fтакт=50 кГц

U=0,204 В и Fтакт=100 кГц

U=0,204 В и Fтакт=50 кГц

Зафиксировать характеристики не представилось возможным.

Время преобразования также увеличивается с увеличением входного напряжения, но уменьшается с увеличением тактовой частоты.