Badanie przetwornika cyfra - analog (C/A)
Wszystkie grafiki, zdjęcia, programy oraz treść instrukcji podlegają ochronie prawnej na mocy ustawy o prawie autorskim. Używanie ich w jakikolwiek sposób bez uprzedniego, pisemnego zezwolenia wydanego przez AGH jest zabronione i może spowodować pociągnięcie do odpowiedzialności cywilnej i karnej w maksymalnym zakresie dopuszczalnym przez prawo.
1
Badanie przetwornika cyfra - analog (C/A) - Ćwiczenie 9
1. Cel ćwiczenia
Obserwacja działania przetworników cyfrowo-analogowych. Zapoznanie się z budową, sposobem wyznaczania podstawowych charakterystyk i parametrów cechujących przetworniki C/A.
2. Wykaz przyrządów
• zestaw laboratoryjny (generator przebiegu prostokątnego + zasilacz + woltomierz),
• oscyloskop 2-kanałowy z pamięcią,
• płytka montażowa z przetwornikiem C/A,
• komputer wyposażony w kartę pomiarową i oprogramowanie LabView
3. Przedmiot badań
o DAC0808 (8-bitowy przetwornik C/A)
4. Wprowadzenie teoretyczne
Do badań wykorzystany zostanie 8-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy DAC0808.
Symbol graficzny tego przetwornika pokazano na rysunku 1. W przykładowej aplikacji przetwornik ten współpracuje ze wzmacniaczem operacyjnym. Schematycznie pokazano to na rysunku 2.
Rys.1. Symbol graficzny przetwornika DAC0808
Dynamiczne badanie przerzutników
Wszystkie grafiki, zdjęcia, programy oraz treść instrukcji podlegają ochronie prawnej na mocy ustawy o prawie autorskim. Używanie ich w jakikolwiek sposób bez uprzedniego, pisemnego zezwolenia wydanego przez AGH jest zabronione i może spowodować pociągnięcie do odpowiedzialności cywilnej i karnej w maksymalnym zakresie dopuszczalnym przez prawo.
2
Rys.2. Typowe wykorzystanie przetwornika DAC0808
Przedstawiona konfiguracja pozwala na zamianę sygnału cyfrowego (wejścia A1,A2,…,A8) na analogowy sygnał napięciowy (wyjście V0) zgodnie ze wzorem:
] 256 [ .... 8 4
2 2 10 1
0 A A A V
V
+ + +
=
Biorąc pod uwagę problemy mogące wyniknąć z montażu licznych elementów powyższego schematu, do dyspozycji studentów przygotowana została płytka montażowa (pokazana na rysunku 3), zawierająca badany przetwornik.
Rys.3. Płytka montażowa z przetwornikiem DAC0808
Dynamiczne badanie przerzutników
Wszystkie grafiki, zdjęcia, programy oraz treść instrukcji podlegają ochronie prawnej na mocy ustawy o prawie autorskim. Używanie ich w jakikolwiek sposób bez uprzedniego, pisemnego zezwolenia wydanego przez AGH jest zabronione i może spowodować pociągnięcie do odpowiedzialności cywilnej i karnej w maksymalnym zakresie dopuszczalnym przez prawo.
3
W trakcie ćwiczenia należy wyznaczyć przedstawione poniżej wybrane parametry pracy przetwornika cyfrowo analogowego:
Zakres przetwarzania
Rozdzielczość przetwornika (względna i bezwzględna) Błąd skalowania
Błąd przesunięcia zera Nieliniowość całkowa Nieliniowość różniczkowa
Szybkość zmiany napięcia wyjściowego (szybkość przetwarzania)
5. Przebieg ćwiczenia
5.1. Wyznaczanie charakterystyki statycznej przetwornika cyfra-analog
Mając do dyspozycji płytkę montażową należy zbudować układ pomiarowy, przedstawiony na rysunku 4.
Rys.4. Schemat układu pomiarowego
Wykorzystując ręczne przełączniki, odpowiadające czterem najstarszym bitom, należy wyznaczyć charakterystykę statyczną badanego przetwornika. Badania należy przeprowadzić dwukrotnie, w pierwszym kroku zmieniając wartość napięcia od wartości najmniejszej do największej. W kolejnym kroku należy zarejestrować wartość napięcia w kierunku przeciwnym. Prowadząc badania należy zwrócić uwagę na odpowiedni kierunek dokonywania pomiarów, w przeciwnym wypadku niemożliwe będzie opracowanie wyników.
Dysponując zarejestrowanymi pomiarami należy wykonać dodatkowe pomiary, które pozwolą wyznaczyć parametry statyczne przetwornika oraz wartości błędów powstałych w procesie przetwarzania.
Dynamiczne badanie przerzutników
Wszystkie grafiki, zdjęcia, programy oraz treść instrukcji podlegają ochronie prawnej na mocy ustawy o prawie autorskim. Używanie ich w jakikolwiek sposób bez uprzedniego, pisemnego zezwolenia wydanego przez AGH jest zabronione i może spowodować pociągnięcie do odpowiedzialności cywilnej i karnej w maksymalnym zakresie dopuszczalnym przez prawo.
4
5.2. Wyznaczenie parametrów i błędów dynamicznych
W celu wyznaczenia parametrów i błędów dynamicznych przetworników należy zarejestrować odpowiedź przetwornika na zadany sygnał sinusoidalny oraz trójkątny.
Sygnałem wejściowym jest sygnał z generatora 8-bitowego uruchomionego na komputerze wyposażonym w kartę pomiarową (wyjścia cyfrowe). Schemat układu pokazano na rysunku 5.
Rys.5. Schemat układu pomiarowego
Przed przystąpieniem do badań należy upewnić się, że wszystkie ręczne przełączniki zostały przełączone w pozycję „zewn.”. W przeprowadzonym ćwiczeniu należy zarejestrować za pomocą karty pomiarowej, wykorzystując wejścia analogowe, wszystkie sygnały wejściowe i wyjściowe badanego przetwornika.
6. Sprawozdanie z przebiegu ćwiczenia
W sprawozdaniu z pierwszej części ćwiczenia należy umieścić zestawienie wyników oraz wykresy pokazujące zmianę napięcia wyjściowego w stosunku do wartości zmienianych bitów. Dodatkowo w sprawozdaniu należy zamieścić parametry statyczne i dynamiczne badanego przetwornika oraz wartości wyznaczonych błędów. Sprawozdanie z drugiej części ćwiczenia powinno zawierać wygenerowane na wyjściach A1,A2,…,A8 przebiegi (osobno sinusoidalny i trójkątny) oraz charakterystykę zarejestrowaną na wyjściu V0. Na osobnym wykresie należy porównać charakterystykę idealną z charakterystyką zarejestrowaną w laboratorium.
