Оформлення звіту:

1. Лабораторна робота № __.

2. Тема та мета лабораторної роботи.

3. Технічне забезпечення.

4. Основні моменти з теоретичної частини.

5. Опис послідовності виконання лабораторної роботи.

6. Навести схеми, які збиралися на лабораторній роботі, та часові

діаграми роботи цих схем.

7. Відповіді на контрольні запитання.

8. Висновки.

Контрольні питання.

1. Які елементи використовуються для побудови лічильників?

2. У чому полягає різниця між синхронними та асинхронними лічильниками?

3. Які типи лічильників Ви досліджували в цій лаборатрній роботі?

4. У чому полягає різниця між двійковоми та двійково-десятковими лічильниками?

5. У яких випадках використовуються асинхронні лічильники? У чому полягають їх переваги та недоліки?

6. У чому полягає різниця між каскадно з'єднаними мікросхемами асинхронних та синхронниих лічильників? Поясніть процес перенесення старших розрядів або процес віднімання із старших розрядів каскадно з'єднаних лічильників обох типів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Тема:	Дослідження роботи та розрахунок ЦАП.
Мета роботи: Зміст роботи: Організаційні та методичні вказівки:	Дослідити принципи побудови та роботи цифро-аналогових перетворювачів. Набути навичок розрахунку схем цифро-аналогових перетворювачів. Дослідження роботи ЦАП за допомогою САПР Multisim. Лабораторну роботу проводять після вивчення теми “Цифро-аналогові перетворювачі” з підгрупою студентів у два етапи: 1. Підготовчий етап: Вивчення теоретичної частини з теми «Цифро-аналогові перетворювачі». 2. Виконавчий етап: Знаходження в базі даних та побудова у робочій області схеми цифро-аналогового перетворювача.
Технічне забезпечення:	ПК.
Програмне забезпечення:	ОС Windows, САПР Multisim.
Час:	80 хвилин

Теоретична частина

Мікросхему ЦАП можна представити у вигляді блоку, що має декілька цифрових входів і один аналоговий вхід, а також аналоговий вихід.

На цифрові входи ЦАП подається n-розрядний код N, на аналоговий вхід — опорна напруга U_on (інше поширене позначення —U_ref) - Вихідним сигналом є напруга U_вих (інше позначення — U_o) або струм I_вих (інше позначення — I₀). При цьому вихідний струм або вихідна напруга пропорційні вхідному коду і опорній напрузі. Для деяких мікросхем опорна напруга повинна мати строго заданий рівень, для інших допускається міняти його значення в широких межах, у тому числі і змінювати його полярність (позитивну на негативну і навпаки).

Окрім інформаційних сигналів мікросхеми ЦАП вимагають також підключення одного або двох джерел живлення і загального дроту.

У разі, коли ЦАП має струмовий вихід, його вихідний струм звичайно перетвориться у вихідну напругу за допомогою зовнішнього операційного підсилювача і вбудованого в ЦАП резистора Roc одне з виведень якого виведене на зовнішнє виведення мікросхеми.

Суть перетворення вхідного цифрового коду у вихідний аналоговий сигнал досить проста. Вона полягає в підсумовуванні декількох струмів (за числом розрядів вхідного коду), кожен подальший з яких удвічі більше за попереднє.

Як приклад на мал. 1 показана схема реалізації 4-розрядного (n = 4) цифро-аналогового перетворення на основі резистивної матриці R-2R і ключів (у реальності використовуються ключі на основі транзисторів). Операційний підсилювач може бути як вбудованим (у випадку ЦАП з виходом по напрузі), так і зовнішнім (у випадку ЦАП з виходом по струму).

Першим (найлівішим на схемі) ключем комутується струм величиною U_REF/2R, другим ключем U_REF/4R, третім ключем — струм U_REF/8R, четвертим ключем — струм U_REА/16R. Тобто струми, комутовані сусідніми ключами, розрізняються удвічі, як і ваги розрядів двійкового коду. Струми, комутовані всіма ключами, підсумовуються і перетворяться у вихідну напругу за допомогою операційного підсилювача з опором Roc = R у ланцюзі негативного зворотного зв'язку.

Рисунок 1 4-розрядне цифро-аналогове перетворення

Сумарний струм І₀ від всіх ключів створює на виході операційного підсилювача напругу U₀ = І_o·R_зз = I_oR- To є внесок першого ключа (старшого розряду коду) у вихідну напругу складає U_REF/2, другого — U_REF/4, третього — U_ref/8, четвертого — U_REF/16. Таким чином, при вхідному коді N = 0000 вихідна напруга схеми буде нульовою, а при вхідному коді N = 1111 воно буде рівне -15·U_REF/16.

У загальному випадку вихідна напруга ЦАП при R_зз = R буде пов'язана з вхідним кодом N і опорною напругою U_ref простою формулою:

де n— кількість розрядів вхідного коду. Знак мінус виходить через інверсію сигналу операційним підсилювачем.

Мікросхеми ЦАП, що є на ринку, розрізняються кількістю розрядів (від 8 до 24), величиною затримки перетворення (від одиниць наносекунд до одиниць мікросекунд), допустимою величиною опорної напруги (звичайно — одиниці вольт), величинами погрішностей перетворення і іншими параметрами. Розрізняються вони також технологією виготовлення і особливостями внутрішньої структури, що нерідко накладає обмеження на їх використання. Тому вибирати мікросхему ЦАП для конкретного застосування необхідно з використанням докладної довідкової інформації, що надається фірмами-виробниками. Ми ж говоритимемо тільки про загальні принципи включення ЦАП в цифрові схеми без урахування їх приватних особливостей.

Послідовність виконання роботи:

1. Створити новий проект в САПР Multisim.

2. Побудувати ЦАП, який відображено на рисунку 2. Номінали резисторів

та опорної напруги обрати відповідно до свого варіанта із таблиці 1 (або

найбдижче до ньго значення). Встановити на схемі мультиметр та

підключити його до виходу схеми (в якості вихідного каскаду

використовувати аналогову мікросхему 3288RT).

Таблиця 1 Варіанти завдань до виконання лабораторної роботи.

№ варіанта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
R, кОм	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
R33, кОм	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
UREF, В	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5	10	10,5	12	13	14

Рисунок 2 Схема чотирьохрозрядного ЦАП.

3. Визначити всі можливі напруги, які можуть з’являтися на виході схеми.

4. Зробити висновки щодо виконаної лабораторної роботи.