Материал: Исследование узлов систем управления. лабораторный практикум. Герасимов М.И., Болдырев И.А

ЦАПТ DA2 выполнен на микросхеме К572ПА1 (рис. 3.7), которая представляет собой цифро-аналоговый преобразователь, выполненный по структуре R-2R с внутренним дополнительным сопротивлением R (выводы 1 и 16), которое используется как сопротивление обратной связи в схеме ЦАПН (см. рис. 3.6), реализованном на ЦАПТ и операционном усилителе DA1.2 К157УД2. К резистору ОС можно с помощью переключателя SA1.4 параллельно подключать внешний резистор R17, что приведет к изменению коэффициента преобразования.

Рис. 3.7

Выход ЦАПН подключен к контрольной клемме Х7 и входу АЦП DA3. Величина выходного напряжения ЦАПН задается коммутацией 10-разрядного блока переключателей SA2. В положении “ON” соответствующий разряд обнулен, в обратном положении – разряд активен.

Генератор импульсов выполнен на одновибраторе К555АГ3 в соответствующем включении. Частота импульсов определяется величиной сопротивления резисторов R11 и R12 и величиной емкости конденсаторов С2 и С3. Приблизительно период следования импульсов при равенстве сопротивлений и емкостей оценивается как Т=0,7хRxC.

51

Выход генератора подключается на тактирующий вход ТИ АЦП и на контрольную точку (контакт Б1 разъема XS1).

Перемычкой, соединяющей гнездо XS1:Б1 с клеммами Х8-Х11, выходной сигнал генератора может быть также подключен к некоторым входам ЦАПТ, что позволяет проверять динамические характеристики ЦАП. При этом соответствующий переключатель блока SA2 должен быть разомкнут, а остальные – замкнуты.

. Контрольные вопросы по допуску к работе

1.Дайте определение ЦАПТ и ЦАПН.

2.Каковы рекомендации стандартов по параметрам устройств аналогового вывода?

3.Какие варианты реализации ЦАП Вам известны?

4.Перечислите статические характеристики ЦАПН.

5.Перечислите динамические характеристики ЦАПН.

6.Изложите методику определения интегральной нелинейности.

7.Изложите методику определения дифференциальной нелинейности.

8.Перечислите составляющие погрешности ЦАПН.

Порядок выполнения работы

1.Задание на выполнение работы

1.1Изучить структуру цифро-аналогового преобразователя тока (ЦАПТ) КР572ПА1, изучить принципиальную схему цифро-аналогового преобразователя напряжения (ЦАПН) на основе рассмотренного ЦАПТ и операционного усилителя К157УД2.

1.2Изучить устройство лабораторного стенда (рис. 3.8), определить местонахождение на панели стенда элементов принципиальной схемы.

52

1.3 Используя лабораторный стенд, определить в соответствии с порядком выполнения работы смещение нуля ЦАПН, интегральную и дифференциальную нелинейности, погрешность шкалы, динамические характеристики ЦАПН.

2

Рис. 3.8

2.Порядок действий

2.1.Изучить методический материал и принципиальную схему исследуемого устройства.

2.2.После собеседования с преподавателем подготовить схему исследования ЦАПН:

Перевести все переключатели блока SA2 в положение “ON”, переключатель SA1.4 разомкнуть.

53

Включить лабораторный стенд и установить заданное преподавателем значение опорного напряжения (например, 8 В), контролируя его вольтметром.

Подключить цифровой вольтметр к выходу ЦАП.

2.3. Провести три серии опытов по исследованию влияния значения UОП (3 значения по указанию преподавателя, напри-

мер, 8, 10, 12 В) на Uвых, определяя выходное напряжение ЦАПН при значении входного кода a, равного 0, затем при

максимальном и серединном значениях. Составить таблицу результатов. Восстановить значение UОП, заданное в п. 2.2.

2.4.Замкнуть переключатель SA1.4 и измерить выходное напряжение ЦАП. Исходя из номинала R17 = 15 кОм и поль-

зуясь результатами, полученными для того же UОП в п. 2.2, определить по формуле (3.2) значение R = RОС в микросхеме ПА1. Расчет внести в отчет. Разомкнуть переключатель SA1.4.

2.5.Подготовить две таблицы для вычисления интегральной и дифференциальной нелинейности характеристики: первую – для значений кода 1,2,4,8,…,512, а вторую – для интервала от 128 до 135 через единицу младшего разряда. В таблицах предусмотреть столбцы для: десятичной записи кода, его двоичного эквивалента, значения напряжения на выходе и вычисления необходимых разностей (см. «Порядок обработки материалов»).

2.6.Провести измерения и заполнить обе таблицы.

2.7. Установить все входы ЦАПН в состояние 0. Затем последовательно подключить входы с весом 8, 32, 128, 512 к выходу генератора импульсов стенда. Исследовать с помощью осциллографа выходные сигналы ЦАПН, зарисовать их форму, определить крутизну фронтов переходных процессов.

3.Порядок обработки материалов

3.1.Постройте графики влияния значения UОП на UВЫХ

вкоординатах a – UВЫХ/UОП. Оцените соответствие результатов соотношениям (3.2), (3.3), считая ROC/R = 1.

54

3.2.По данным, полученным в п. 2.6 задания, определите смещение нуля ЦАПН.

3.3.Определите интегральную нелинейность, т.е. максимальное отклонение характеристики «вход-выход» от прямой линии. Для этого в программе Excel организуйте таблицу и пе-

ренесите туда результаты из первой таблицы, заполненной для значений кода 2к. В соответствии с рис. 3.4,а вычислите идеальные значения выходного сигнала для всех точек измерения, затем отклонения реальных значений от вычисленных и найдите его максимум.

3.4.Определите дифференциальную нелинейность, обработав в программе Excel вторую таблицу результатов, т.е. вычислив в каждой точке различие между фактической высотой шага и идеальным значением 1МЗР. Изобразите соответствующий график.

3.5.Определите время установления, время нарастания, величину выбросов и длительность выбросов на графиках переключений (п. 2.4 задания).

3.6.Оформите отчет и предоставьте преподавателю для получения зачета. Подготовьте ответы на итоговые вопросы.

В отчет включаются название лабораторной работы, фамилии исполнителя и преподавателя, цель работы, порядок выполнения и результаты обработки экспериментальных данных.

Итоговые вопросы

1. Объясните принцип работы ЦАП тока на структурах R-

2R.

2.Объясните принцип действия ОУ DA2.

3.Перечислите требования к элементам ИОН.

4.Каков двоичный эквивалент (эквиваленты) серединного значения входного кода?

5.Поясните с помощью графиков, что показали результаты измерений по п. 2.3 задания.

55