ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH Nr 2 w Lubaniu

ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH
Nr 2 w Lubaniu
PRACOWNIA ELEKTRYCZNA
PE
PRACOWNIA
ELEKTRYCZNA
Badanie przetwornika cyfrowo-analogowego
DAC1
CEL ĆWICZENIA:
Poznanie zasady działania i parametrów przetwornika cyfrowo-analogowego.
ZNAJOMOŚĆ ZAGADNIEŃ DO ĆWICZENIA OBEJMUJE:
 Przeznaczenie przetworników C/A
 Zasada działania przetworników pośrednich z przełączaniem prądu i przełączaniem napięcia
 Pojęcia: rozdzielczość przetwornika, rozróżnialność przetwarzania, przetwornik n-bitowy,
przetwarzania, nieliniowość
 Charakterystyka przetwarzania przetwornika C/A
 Błędy przetwarzania przetworników C/A (błąd zera, liniowości i wzmocnienia)
czas
Układ pomiarowy przetwornika oparty jest o układ scalony DAC0800. Jest to przetwornik 8 bitowy
z przełączaniem prądu i drabinką R-2R mogący pracować w trybie unipolarnym lub bipolarnym. Do końcówki
14 układu scalonego podłącza się poprzez rezystor R1 napięcie odniesienia, które powoduje przepływ prądu
odniesienia:
Prąd wyjściowy przetwornika wynosi:
gdzie D7-D0 wartość bitów słowa wejściowego przetwornika
1. Badanie unipolarnego przetwornika D/A
W układzie unipolarnym do wyjścia podłączony jest układ konwertera prąd/napięcie w oparciu
o wzmacniacz operacyjny. Napięcie wyjściowe jest równe:
Tok postępowania:
1. Obliczyć wartość prądu odniesienia Iref (R1=4,7kΩ)
2. Dla każdej wartości słowa wejściowego podanego w tabeli poniżej obliczyć prąd wyjściowy Iout
przetwornika DAC0800 i napięcie wyjściowe Uout
3. Podłączyć przetwornik unipolarny D/A do zasilania +/- 12V
4. Pomiędzy końcówki złącza J1 włączyć miliamperomierz
5. Do wyjścia przetwornika O/P podłączyć woltomierz w stosunku do masy
6. Ustawić wartość słowa wejściowego za pomocą przełącznika D1-D7 dla wartości podanych w tabeli
7. Zmierzyć Iout i Uout
8. Wyniki pomiarów zapisać do tabeli
1/3
9. Na podstawie danych z tabeli narysować charakterystykę przejściową przetwornika Uout=f(L(2))
(napięcie wyjściowe w funkcji wartości wejściowego słowa binarnego)
10. Obliczyć błąd bezwzględny przetwarzania:
gdzie:
Uoutz – wartość napięcia wyjściowego zmierzona
Uouto – wartość napięcia wyjściowego obliczona
11. Narysować charakterystykę błędu bezwzględnego przetwarzania Uout= f(L(2))
Pomiar napięcia i prądu wyjściowego przetwornika unipolarnego
w zależności od wartości wejściowego słowa binarnego
Wejście cyfrowe L(2)
Wyjście analogowe
Uout
Iout
ΔUout
obliczony
zmierzony
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 obliczone zmierzone
mV
V
V
mA
mA
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1
2. Badanie bipolarnego przetwornika DA
W układzie bipolarnym do wyjść przetwornika DAC0800 podłączony jest układ różnicowego konwertera
prąd/napięcie w oparciu o wzmacniacz operacyjny. Napięcie wyjściowe jest równe:
gdzie:
- różnica prądów na wyjściach komplementarnych przetwornika DAC0800
Tok postępowania:
1. Obliczyć wartość prądu IFS
2. Dla każdej wartości słowa wejściowego podanego w tabeli poniżej obliczyć prąd wyjściowy Iout
przetwornika DAC08000 i napięcie wyjściowe Uout ze wzoru:
R4 =4,7k
3.
4.
5.
6.
Podłączyć unipolarny przetwornik D/A do zasilania +/- 12V
Pomiędzy końcówki złącz J1 i J2 włączyć miliamperomierze
Do wyjścia przetwornika O/P podłączyć woltomierz w stosunku do masy
Ustawić wartość słowa wejściowego za pomocą przełącznika D1-D7 dla wartości podanych w tabeli
2/3
7. Zmierzyć Iout,
i Uout
8. Wyniki pomiarów zapisać do tabeli
9. Na podstawie danych z tabeli narysować charakterystykę przejściową przetwornika Uout=f(L(2))
(napięcie wyjściowe w funkcji wartości wejściowego słowa binarnego)
10. Obliczyć błąd bezwzględny przetwarzania:
Uoutz – wartość napięcia wyjściowego zmierzona
Uouto – wartość napięcia wyjściowego obliczona
gdzie:
11. Narysować charakterystykę błędu bezwzględnego przetwarzania Uout= f(L(2))
Wejście cyfrowe L(2)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
Pomiar napięcia i prądów wyjściowych przetwornika bipolarnego
w zależności od wartości wejściowego słowa binarnego
IFS=……..mA
Wyjście analogowe
Wartości zmierzone
Uout
Iout obliczony
ΔUout
obliczone zmierzone
Iout
Uout
+ Iout
mV
mA
V
V
mA
mA
V
mA
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
Pytania kontrolne:
1. Co to jest przetwornik cyfrowo-analogowy?
2. Jak dzielimy przetworniki C/A?
3. Co to jest rozdzielczość i rozróżnialność przetwornika?
4. Co to jest napięcie odniesienia?
5. Co to jest błąd zera, liniowości i wzmocnienia przetwornika C/A
6. Narysuj charakterystykę przetwarzania przetwornika C/A
3/3