Схема для тестирования АЦП последовательного приближения на наборном поле блока испытания цифровых устройств А1

Для реализации алгоритма последовательных приближений в схеме используется четырехразрядный регистр последовательных приближений (РПП – миниблок 7, рис. 1, набор 600.11.1). Для отображения результата измерения выходы РПП подключены к миниблоку индикаторов (набор 600.11). Назначение остальных миниблоков тоже, что и в приведенной выше схеме изучения принципа действия АЦП последовательного приближения.

Назначение входов и выходов РПП:

R – вход установки 0. Если сигнал на входе R равен 1 (R=1), все выходы РПП устанавливаются в состояние 0 независимо от состояния других входов.

C – вход тактовых импульсов. Исходное состояние С=0. Первый импульс на входе (последовательность состояний на входе 0-1-0) устанавливает 1 на очередном выходе РПП. Следующий импульс – фиксирует сигнал с выхода компаратора, поступающий на вход D. По окончании преобразования тактовые импульсы не влияют на состояние РПП до установки регистра в состояние 0 (R=1).

D – вход сигнала компаратора.

1,2,4,8 – выходы разрядов (8 – старший, 1 – младший).

E – выход. Е=1 после окончания преобразования.

Работа схемы.

Перед выполнением эксперимента устанавливают РПП состояние 0 (тумблер 0 кратковременно переводят в положение 1). Переменным резистором задают измеряемое напряжение (0,5…4,5 В). Импульсы на вход C РПП подаются или от кнопки источника логических сигналов (провод, показанный пунктиром), или от генератора (гнездо «1 Гц», провод – штрих-пунктир). В качестве опорного напряжения ЦАП используется напряжение питания.

Первый импульс на входе С РПП (переход 0-1-0) устанавливает 1 на выходе старшего разряда (выход 8). Соответствующее напряжение устанавливается на выходе ЦАП и включается индикатор 3 блока индикаторов.

Заданное переменным резистором напряжение (0…5 В) сравнивается компаратором с напряжением ЦАП. Результат сравнения отображается индикатором логических уровней и поступает на вход D РПП.

Следующий импульс на входе С РПП фиксирует состояние входа D РПП. Если D=0 (напряжение ЦАП ниже измеряемого) выход 8 РПП остается в состоянии 1. Если D=1 (напряжение ЦАП выше измеряемого) выход 8 РПП возвращается к состоянию 0.

Следующие пары импульсов на входе С РПП повторяют описанные выше действия для разрядов 4, 2, 1. Импульс, следующий за парой импульсов младшего разряда (1), устанавливает сигнал окончания преобразования Е=1. Дальнейшие импульсы не меняют состояние РПП. Светодиоды блока индикаторов отображают результат измерения (двоичное число).

Процесс измерения возобновится с первым тактовым импульсом после сброса РПП (переход сигнала R от 1 к 0).

Диапазон измерения напряжения для данного АЦП – .(0…4,69 В, при В). Разрешающая способность АЦП - В.

Результат измерения АЦП в вольтах равен , где - десятичное число, соответствующее двоичному числу на индикаторе.

Для проверки результата мультиметром измеряют напряжение, установленное переменным резистором ( , точка 1, инвертирующий вход компаратора) и напряжение на выходе ЦАП ( , точка 2, неинвертирующий вход компаратора).

Разность этих напряжений не должна превышать ( ).

Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента

• Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
• Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электропитания.
• Соберите тестируемый вариант цепи на наборном поле блока испытания цифровых устройств А1. Для схемы с регистром последовательных приближений выберите источник тактовых импульсов: или кнопка (провод показан пунктиром), или генератор (провод показан штрих-пунктиром).
• Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
• Включите выключатель «СЕТЬ» блока испытания цифровых устройств А1.
• Протестируйте работу схемы. При необходимости изменения исследуемой схемы отключите выключатель «СЕТЬ» блока испытания цифровых устройств А1, измените схему, включите выключатель «СЕТЬ».