Самостоятельная работа По предмету

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНEГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН


ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ИСЛАМА КАРИМОВА

Факультет: ___________________________________

Самостоятельная работа

По предмету_______________________________________________________________

На тему:_____________________________________________________________________

Группа:­___________

Выполнил:_______________
Принял:________________

Ташкент 2019

ЦАП с весовыми резисторами

Цифро-аналоговые преобразователи используются для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал, например, для управления в автоматических системах исполнительными органами (электродвигателями, соленоидами и т.п.).
Наиболее простой ЦАП с весовыми резисторами (рис. 11.1) состоит из двух блоков. Резистивная схема (матрица) выполнена на резисторах R1...R4. Суммирующий усилитель включает в себя OU и резистор обратной связи Ко. Опорное напряжение Uon (3 В) подключается к резисторам матрицы переключателями D, С, В и А, управляемым одноименными клавишами клавиатуры и имитирующими преобразуемый код. Выходное напряжение Uo измеряется мультиметром.

Если все переключатели замкнуты на "землю", как показано на рис. 11.1, то напряжение на входе и выходе ОУ равно О В. Предположим теперь, что переключатель А установлен в положение, соответствующее логической 1. Тогда на вход ОУ через резистор R1 подается напряжение 3 В. Рассчитаем в этом случае коэффициент усиления напряжения по формуле: K=Ro/Rl=10000/150000=0,066. Отсюда получаем, что выходное напряжение Uo=0,066-3=0,2 В соответствует двоичной комбинация 0001 на входе ЦАП.

Подадим теперь на входы ЦАП двоичную комбинацию 0010. Для этого установим переключатель В в положение, соответствующее логической единице, тем самым подадим на ОУ через резистор R2 напряжение 3 В. Для коэффициента усиления в данном случае получаем K=Ro/R2=10000/75000=0,133. Умножив этот коэффициент усиления на величину входного напряжения, найдем, что выходное напряжение равно 0,4 В.
Таким образом, при переходе к каждому очередному двоичному числу, имитируемому ключами, выходное напряжение ЦАП увеличивается на 0,2 В. Это обеспечивается за счет увеличения коэффициента усиления напряжения ОУ при подключении различных по сопротивлению резисторов. Если бы в схеме на рис. 11.1 мы подключили только один резистор R4 (с помощью переключателя D), то тем самым установили бы коэффициент усиления К=10000/18700=0,535. При этом выходное напряжение ОУ составит около 1,6 В.
Если все переключатели в схеме на рис. 11.1 установлены в положения, соответствующие логическим единицам, выходное напряжение ОУ равно Uon=3 В, поскольку коэффициент передачи в этом случае становится равным 1.
Схема цифро-аналогового преобразователя на рис. 11.1 имеет два недостатка:
во-первых, в ней сопротивления резисторов изменяются в широких пределах, во-вторых, точность преобразования невысока из-за влияния конечного сопротивления транзисторных ключей в открытом и закрытом состояниях.
Контрольные вопросы и задания
1. По какому закону выбираются сопротивления в ЦАП с весовыми резисторами?
2. Рассчитайте коэффициент усиления напряжения ОУ и выходное напряжение ЦАП в схеме на рис. 11.1 для случая, когда в положение, соответствующее логической единице, установлен только переключатель С. Результаты расчета проверьте на модели.
3. Получите выражение для расчета выходного напряжения ЦАП в общем виде и проверьте его на модели.
4. Замените переключатели А, В, С, D программными переключателями (реле времени), имитирующими последовательное во времени с интервалом 5 с появление кодовых комбинаций 0001, ООН, 0111 и 1111
схеме на рисунке 6.6, б) не производится суммирование токов, поэтому в качестве входа ОУ – плюс–вход. Можно вообще без ОУ, если вход, например, осциллограф (у которого большое входное сопротивление) или нагрузки почти нет.
При нижнем положении ключей боковые 2R резисторы на земле, что соответствует принципу матрицы R–2R. При верхнем положении на Е₀, следовательно, внутренне сопротивление Е₀должно быть почти нулевым для уменьшения погрешности преобразования. Из внешнего вида схемы не просматривается наглядность принципа деления напряжения. Тем не менее производится ЦАП–преобразование.
Для доказательства принципа деления напряжения в схеме рисунка 6.6, б) проанализируем два фрагмента этой схемы, изображенных на рисунке 6.7, а), б)
Первый фрагмент (рисунок 6.7, а) имеет место при верхнем (замкнутом) положении переключателя S1, остальные переключатели S2, S3 в нижнем положении (замкнуты). Ясно, что в этом случае выходное напряжение матрицы равно  , т.е. поделено на две равные части, что и требуется по двоичному закону, как в схеме рисунка 6.6, а). Второй фрагмент соответствует верхнему положению ключа S2, остальные ключи на земле. Покажем, что здесь, на выходе будет ¼ напряжения E₀. Для этого представим схему рисунка 6.7, б) так, как на рисунке 6.7, в). Проведя простейшие расчеты, убеждаемся, что действительно, выходное напряжение схемы 6.7, в) равно  .Если перевести в верхнее положение только S3, а S1, S2 в нижнее положение, то на выходе будет  и т.д.