Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Электронные устройства испытательных систем»
на тему: «Анализ функционирования квантователей ЦИП»
Вариант - 2
Выполнила:
студентка 541 группы
Вацько В.В.
Проверил:
Жмерёв В.С.
Севастополь
2012
Аналого-цифровой преобразователь АЦП) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.
Наибольшее распространение получили два типа квантователей: с поразрядным уравновешиванием (он обеспечивает наибольшую скорость преобразования) и с двухтактным интегрированием (обеспечивает подавление помех промышленной частоты 50 Гц).
АЦП с поразрядным уравновешиванием содержит компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N — разрядность АЦП. На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения. Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. На вспомогательном ЦАП выставляется аналоговое значение, образованное из битов, уже определённых на предыдущих шагах; бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное на вспомогательном ЦАП значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше значения на вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0. Таким образом, определение итогового цифрового значения напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой скоростью и хорошим разрешением. Однако при отсутствии устройства выборки хранения погрешность будет значительно больше.
В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип дихотомии, т.е последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т.д. от возможного максимального значения ее. Это позволяет для N-разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N-1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии. Так, уже при N=10 этот выигрыш достигает 100 раз и позволяет получить с помощью таких АЦП до 105...106 преобразований в секунду. В то же время статическая погрешность этого типа преобразователей, определяемая в основном используемым в нем ЦАП, может быть очень малой, что позволяет реализовать разрешающую способность до 18 двоичных разрядов.
Упрощенная структура такого преобразователя приведена на рисунке 1.1.
У
ПЗУ
ЦАП
СУ
Рисунок 1.1. Упрощенная структура АЦП поразрядного уравновешивания,
где СУ – сравнивающее устройство;
ПЗУ – программное запоминающее устройство.
Квантуемое напряжение подается на один из входов сравнивающего устройства (СУ). На другой вход СУ подается компенсирующее напряжение , получаемое с помощью преобразователя параллельного кода в напряжение. Код вырабатывается программным запоминающим устройством (ПЗУ), которое управляется сигналами, поступающими от СУ. Входной код , вырабатываемый ПЗУ, после окончание процесса уравновешивания схемы пропорционален значению .
Анализ функционирования квантователя
Дано: q=0,01 Umax=5 В Ux=4,854 В
Решение:
М==5/0,01=500 Nmax=499
1. В виде нормального двоичного кода
|
Номер такта |
Код в регистре |
[ |
У |
|
|
0 |
0 0000 0000 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 0000 0000 |
256 |
2,56 |
1 |
|
2 |
1 1000 0000 |
384 |
3,84 |
1 |
|
3 |
1 1100 0000 |
448 |
4,48 |
1 |
|
4 |
1 1110 0000 |
480 |
4,8 |
1 |
|
5 |
1 1111 0000 |
496 |
4,96 |
0 |
|
6 |
1 1110 1000 |
488 |
4,88 |
0 |
|
7 |
1 1110 0100 |
484 |
4,84 |
1 |
|
8 |
1 1110 0110 |
486 |
4,86 |
0 |
|
9 |
1 1110 0101 |
485 |
4,85 |
1 |
|
10 |
1 1110 0000 |
485 |
4,85 |
1 |
|
11 |
Передача результата |
Рисунок 1.2 – Диаграмма напряжения .
Погрешность квантователя будет равняться
– квантование выполнено верно.
2. В виде двоично-десятичного кода
Десятичные цифры представляются в виде кода:
|
Цифра |
Код |
Цифра |
Код |
|
0 |
0000 |
5 |
0101 |
|
1 |
0001 |
6 |
0110 |
|
2 |
0010 |
7 |
0111 |
|
3 |
0011 |
8 |
1000 |
|
4 |
0100 |
9 |
1001 |
|
Номер такта |
Код в регистре |
[ |
У |
|
|
0 |
000 0000 0000 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
100 0000 0000 |
400 |
4 |
1 |
|
2 |
110 0000 0000 |
600 |
6 |
0 |
|
3 |
101 0000 0000 |
500 |
5 |
0 |
|
4 |
100 1000 0000 |
480 |
4,8 |
1 |
|
5 |
100 1100 0000 |
520 |
5,2 |
0 |
|
6 |
100 1010 0000 |
500 |
5 |
0 |
|
7 |
100 1001 0000 |
490 |
4,9 |
0 |
|
8 |
100 1000 1000 |
488 |
4,88 |
0 |
|
9 |
100 1000 0100 |
484 |
4,84 |
1 |
|
10 |
100 1000 0110 |
486 |
4,86 |
0 |
|
11 |
100 1000 0111 |
485 |
4,85 |
1 |
|
12 |
100 1000 0111 |
485 |
4,85 |
1 |
|
13 |
Передача разряда |
Для 5 такта расчет точного значения напряжения производится по формуле:
n - количество разрядов в десятичном представлении результата квантования;
- i-й разряд j-тетрады кода .
Для 6 такта расчет точного значения напряжения производится по формуле:
Uk=0,01*(100*(0*23+0*22+0*21+0*20)+101*(1*23+0*22+1*21+0*20)+102(0*23+1*22+0*21+0*20))=5
Рисунок 1.3 – Диаграмма напряжения .
Погрешность квантователя будет равняться
– квантование выполнено верно.
. Вывод: В ходе проделанной работы, был закреплен теоретический материал курса лекций по разделу «Функциональные схемы квантователей»; освоен метод анализа функциональных схем измерительных каналов; проведен анализ функционирования квантователя с поразрядным уравновешиванием
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КП 6.051001.006 ПЗ