Рис. 4. Формирование напряжения по токовому выходу ЦАП
Рис. 5. Структурная схема лабораторной установки по изучению ЦАП
Рис. 6. Принципиальная схема лабораторной установки по изучению ЦАП
Способы аналого-цифрового преобразования
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучить основные способы аналого-цифрового преобразования, виды аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и их основные параметры. Освоить построение программно управляемых АЦП, работающих по методу последовательных приближений.
ОБОРУДОВАНИЕ:
Макет АЦП последовательных приближений, два регулируемых источника питания 0-15 В, мультиметр, осциллограф, персональный компьютер, соединительные провода.
Рис. 1. Сравнение различных видов АЦП по разрешению и производительности
Рис. 2. Структурная схема макета лабораторной установки по изучению АЦП последовательных приближений
Рис. 3. Принципиальная схема макета лабораторной установки по изучению АЦП последовательных приближений
Аналоговые ключи. Устройство выборки-хранения
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучить устройство, принцип действия, основные параметры и область применения аналоговых ключей на полевых транзисторах, а также устройство выборки-хранения, построенное на их основе.
ОБОРУДОВАНИЕ:
Макет устройства выборки-хранения, три регулируемых источника питания 0-15 В, мультиметр, двухлучевой осциллограф, генератор низкочастотных импульсов, часы-секундомер, набор конденсаторов, соединительные провода.
КЛЮЧИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Очень часто полевые транзисторы (ПТ) применяются в качестве аналоговых ключей. В силу таких свойств, как малое сопротивление в проводящем состоянии, крайне высокое сопротивление в состоянии отсечки, малые токи утечки и малая емкость, они являются идеальными ключами, управляемыми напряжением, и предназначенными для аналоговых сигналов.
Рис. 1. Последовательная (а) и параллельная (б) схемы ключей
Идеальный последовательный аналоговый ключ (рис. 1,а) ведет себя как совершенный механический выключатель: во включенном состоянии пропускает сигнал Uвх к нагрузке без ослабления или нелинейных искажений, в выключенном — ведет себя как разомкнутая цепь. Он имеет пренебрежимо малую емкость относительно земли и вносит ничтожно малые наводки в сигнал от переключающего его уровня, приложенного к управляющему входу. В схеме параллельного ключа (рис. 1,б) выходное напряжение равно входному при разомкнутом ключе. В этой схеме сопротивление R используется для ограничения тока, протекающего через замкнутый ключ.
Известно, что ПТ в области малых напряжений сток-исток ведет себя как резистор, сопротивление которого может изменяться на много порядков при изменении управляющего напряжения затвор-исток. На рис. 2,а показана схема аналогового ключа на ПТ с управляющим р-n переходом. Если для этой схемы управляющее напряжение Uупр установить меньше, чем минимально возможное входное напряжение, по крайней мере, на величину порогового напряжения ПТ — транзистор закроется, и выходное напряжение станет нулевым.
Рис. 2. Аналоговый ключ на ПТ с р-n переходом
Для того чтобы ПТ был открыт, напряжение затвор-исток следует поддерживать равным нулю, обеспечивая тем самым минимальное сопротивление канала сток-исток. Если это напряжение вдруг окажется большим нуля, управляющий р-n переход откроется и выход ключа окажется соединенным с цепью управления. Равенство нулю напряжения затвор-исток реализовать достаточно сложно, так как потенциал истока изменяется с изменением входного потенциала. Способ преодоления этой проблемы показан на рис. 2,б.
Если напряжение Uynp установить большим, чем входное напряжение, диод закроется и напряжение затвор-исток будет равным нулю. При достаточно большом отрицательном управляющем напряжении диод будет открыт, а ПТ закрыт. В этом режиме ток через резистор R1 течет в цепь управляющего сигнала.