2. Варіанти типових завдань
Тема 1.
Завдання. Спроектувати обладнання для цифрового виміру амплітуди аналогового сигналу.
Для одержання результату виміру у вигляді двійкового коду найпростіше використати аналого-цифровий перетворювач (АЦП).
Основними характеристиками АЦП є:
роздільність;
точність;
швидкодія.
Роздільність визначається розрядністю й максимальним діапазоном вхідної напруги.
Точність визначається абсолютною похибкою повної шкали й нелінійністю перетворення.
Швидкодія визначається часом перетворення.
В АЦП використовується спосіб виміру амплітуди методом послідовного підрахунку.
Існує інший еквівалентний метод. При цьому сигнал вибірки подають на один із входів компаратора, у той час як на інший вхід подають вхідний сигнал цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) лічильника, що перетворює коди імпульсів тактового генератора. При рівності обох сигналів рахунок зупиняється. Вихідним сигналом служить код лічильника, який можна розглядати як безпосередній результат виміру й індиціювати тим або іншим способом як перетворений аналоговий сигнал. Для побудови схеми потрібне знання схемотехніки тактових генераторів, лічильників, а також знання мікросхеми ЦАП, а також способи їх включення.
Ще один спосіб виміру амплітуди можна використовувати в тому випадку, якщо вихідний аналоговий сигнал представлений у вигляді послідовності імпульсів. У цьому випадку необхідно вимірювати частоту проходження імпульсів, тобто число імпульсів за секунду. Для цього необхідні лічильник і таймерна (стробуюча) схема.
Як приклад, на рис. 1 показано можливий варіант функціональної схеми приладу.
Рис. 1. Функціональна схема приладу 1
Вхідний сигнал після підсилення ПС, детектування Д, формування Ф и вибірки Виб подається на один із входів компаратора К. Вибірка здійснюється сигналом «ПУСК» П, який обнулює лічильник і розблокує генератор Г тактових імпульсів. Код лічильника Ліч перетворюється в аналоговий сигнал ЦАП і подається на інший вхід компаратора. Після спрацьовування компаратора вибірка скидається й зупиняється підрахунок шляхом блокування генератора. Результат висвітлюється на індикаторі Інд. Пускову схему можна виконати на основі RS-тригера й набору комбінаційних вентилів.
Тема 2.
Завдання. Спроектувати обладнання для цифрового виміру тривалості імпульсного сигналу або тривалості паузи.
Для виміру або представлення у цифровій формі тривалості імпульсу, тривалості паузи між імпульсами й періоду проходження імпульсів, заповнюють відповідний часовий інтервал послідовністю коротких імпульсів тактового генератора й перелічують кількість імпульсів у цій послідовності.
Для цього необхідно сформувати пару сигналів, що збігаються з початком і закінченням рахунку (старт-стопна комбінація) і побудувати просту комбінаційну схему для комутації цих сигналів. Наприклад, для виміру тривалості імпульсу, короткий стартовий імпульс, за часом відповідний фронту аналізованого імпульсу, повинен обнуліти лічильник, перед тим записавши його вміст у буферний регістр, і забезпечити подачу імпульсів тактового генератора на вхід лічильника. Імпульс, відповідний зрізу аналізованого імпульсу, повинен обірвати підрахунок (наприклад, шляхом блокування сигналів тактового генератора). Ці прості приймання будуть роз'яснені пізніше під час обговорення принципових схем конкретних задач. Функціональна схема приладу показана на рис. 2.
Рис. 2. Функціональна схема приладу 2
Передбачається одноразовий вимір з пульта керування Кер шляхом, наприклад, натискання кнопки. Тригерна схема або одиночний RS-тригер Т забезпечує обнуління лічильника й розблокування генератора. Закінчення імпульсу змінює стан тригера й блокує генератор.