- •Часть 2
- •Структура цап
- •Схемные решения узлов цап
- •Основные сведения по характеристикам цап Статические параметры
- •Динамические выходные характеристики
- •Описание лабораторного стенда
- •2. Порядок выполнения работы Контрольные вопросы по допуску к работе
- •2.1. Задание на выполнение работы
- •2.2. Порядок действий
- •2.3. Порядок обработки материалов
- •3. Итоговые вопросы
- •Структура ацп
- •Основные сведения по характеристикам ацп Статические параметры
- •Системные ошибки
- •Дифференциальная нелинейность (dnl)
- •Интегральная нелинейность (inl)
- •Ошибки смещения и коэффициента передачи
- •Другие источники ошибки
- •Схемные решения ацп
- •Описание лабораторного стенда
- •2.3. Порядок обработки материалов
- •3. Итоговые вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Часть 2
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Динамические выходные характеристики
Идеальный ЦАП должен мгновенно выдать аналоговый сигнал при подаче на вход цифрового кода. Реально аналоговый сигнал на выходе появляется через какое-то время установления (Туст), которое складывается из времени внутренней задержки (t зад) распространения и времени нарастания выходного напряжения в выходном усилителе. Туст начинается с запуска преобразователя и заканчивается, когда на выходе ЦАП установится стабильное значение аналогового напряжения в заданных пределах (статическая ошибка). Значение времени установления увеличивается с возрастанием разности последовательно преобразуемых значений αj. Поэтому оно определяется обычно при максимальном значении разности последовательно преобразуемых сигналов, а также при определенном значении нагрузки ЦАП. На рис. 9.6 интервал времени установления 4 подразделяется на участки 1, 2, 3.
Рис. 9.6.
Переходная характеристика ЦАП для
определения его динамических
параметров
Время задержки – интервал времени, за который сj(t) изменяется на 0,1k (участок 1). Время нарастания – интервал времени, за который сj(t) изменяется от cj-n+0,1k до сj-n+0,9k (участок 2). Время окончательного установления – интервал времени, за который сj(t) переходит от нарастания до установления в заданных пределах d (участок 3).
Время переключения – сумма времен задержки и нарастания.
Скорость нарастания – скорость изменения сj(t) на участке 2. Измеряется как отношение приращения е на участке 2 ко времени Δt, за которое произошло приращение. От скорости нарастания зависит время нарастания.
При преобразовании может возникать и динамическая погрешность (εдин) – разность значений сj(t) и сj, вызванная тем, что следующее переключение произошло в момент t’2, когда еще не закончился процесс установления выходного сигнала.
На выходе ЦАП может быть измерена помеха, именуемая цифровым прониканием. Для этого каждое цифровое переключение на входе фиксируют на выходе в виде дополнительных выбросов к статической составляющей. Этот эффект в ЦАП определяется неидеальностью аналоговых ключей, которые коммутируют резистивную матрицу к земле и/или к опорному напряжению.
Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд предназначен для исследования как ЦАП, так и АЦП. Та его часть, которая содержит ЦАП и необходимые для его работы вспомогательные схемы, включает (рис. 9.7): источник опорного напряжения ИОН, генератор импульсов ГИ, цифроаналоговый преобразователь тока ЦАПТ, операционный усилитель ОУ, переключатели и клеммы.
ИОН выполнен на операционном усилителе DA1.1 К157УД2, транзисторе VT1 КТ315, стабилитроне VD1 КС147, резисторах R1, R2…R4, R7. Выходное напряжение ИОН определяется величиной напряжения стабилизации стабилитрона и соотношением величин сопротивления операционных резисторов
(9.5)
Используя переключатели SA1.2, SA1.3, можно дискретно менять величину опорного напряжения, а изменением величины сопротивления переменного операционного резистора R1 можно изменять величину этого напряжения плавно.
Выход ИОН подключен к контрольной клемме Х6.
ЦАПТ DA2 выполнен на микросхеме К572ПА1 (рис. 9.8), 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. 9.7), 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.
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.
Р ис. 9.7. Принципиальная схема части стенда с ЦАП и формирователем скачкообразных входных воздействий
Г енератор 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.
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.