WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 ||

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1. Описание лабораторного стенда Конструктивно лабораторный стенд представляет собой переносное устройство и включает в себя: блок питания, источники входного и опорного напряжений, генератор тактовых импульсов, электронные ключи для изменения постоянной времени интегратора, устройство синхронизации для устойчивого наблюдения сигналов на осциллографе, жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), а также собственно АЦП.

Расположение органов управления и гнёзд на передней панели лабораторного стенда приведено на рис. 7.

Рис. 7. Внешний вид лабораторного стенда (вид сверху) Назначение органов управления и гнёзд стенда: 1 – ручка грубой регулировки входного напряжения; 2 – ручка плавной регулировки входного напряжения; 3 – гнездо для измерения входного напряжения; 4 – гнездо общего провода; 5 – гнездо для измерения опорного напряжения; 6 – ручка грубой регулировки опорного напряжения; 7 – ручка плавной регулировки опорного напряжения; 8 – гнездо для контроля входного напряжения интегратора; 9 – гнездо для контроля напряжения на выходе интегратора; 10 – гнездо выхода Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я синхронизирующих импульсов; 11 – переключатель частоты генератора G(см. рис. 1); 12 – переключатель для включения / отключения резистора Rдоп (рис. 1, ключ S10); 13 – переключатель сопротивления резистора Rинт; 14 – жидкокристаллический индикатор (рис. 1, HG1); 15 – гнездо для подачи сигнала имитирующего помеху; 16 – переключатель полярности входного напряжения.

Примечания:

1. Диапазон регулирования входного напряжения может быть от 0 до 2 В или от 0 до -2 В (в зависимости от положения переключателя 16). Диапазон регулирования опорного напряжения от 0,1 до 1 В.

2. Измерение входного или опорного напряжений проводить относительно общего провода (рис. 7, гнездо 4), вольтметром с входным сопротивлением не менее 10 кОм/В и классом точности не ниже 0,5.

ВНИМАНИЕ! Гнёзда 3, 4, 5 предназначены для подключения к вольтметру; 8, 9, 10 – для подключения к осциллографу; 15 – для подачи сигнала с внешнего генератора, амплитудное значение подаваемого напряжения не должно превышать 2 В.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ подавать какие-либо внешние сигналы на гнёзда 3, 5, 8, 9, 10, а также замыкать их на общий провод стенда или корпус внешних приборов подключенных к данному стенду.

3.2. Подготовка дополнительных измерительных приборов к работе При проведении лабораторной работы необходимы следующие приборы:

цифровой вольтметр, низкочастотный генератор синусоидальных сигналов, осциллограф. Настройте эти приборы следующим образом:

• Переключите вольтметр в режим измерения постоянного напряжения, измеряемые напряжения не будут превышать 2 В.

• При помощи осциллографа установите амплитуду выходного сигнала генератора в пределах 1 – 2 В (по заданию преподавателя), частоту – 50 Гц.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я • Переключите осциллограф в режим работы с внешними синхронизирующими импульсами амплитудой 5 В. Развертка должна запускаться положительной частью синхронизирующего сигнала. На вход усилителя Y исследуемый сигнал должен поступать вместе с постоянной составляющей (открытый вход).

Примечание. Проводя измерения осциллографом, ручки “” и “”, а также переключатели “V / ДЕЛ ” и “ВРЕМЯ / ДЕЛ” устанавливайте в такие положения, чтобы исследуемый сигнал на экране, занимал как можно большую площадь. Не забывайте записывать положения переключателей “ V / ДЕЛ ” и “ВРЕМЯ / ДЕЛ”.

3.3. Подготовка стенда к работе Установите органы управления на передней панели в следующие положения:

• ручки “Uвх ГРУБО” и “Uвх ТОЧНО” – в среднее;

• переключатель полярности “Umax“ – “2 В”;

• ручку “Uоп ГРУБО” – в крайнее правое;

• ручку “Uоп ТОЧНО” – в среднее;

• переключатель “Rинт, кОм” – “100 кОм”;

• переключатель “Rдоп” – “выкл”;

• переключатель “F, кГц” – “100 кГц”.

3.4. Порядок выполнения работы 3.4.1. Измерение постоянного напряжения при Uоп = const 1. С помощью ручек “Uоп ГРУБО” и “Uоп ТОЧНО” по вольтметру подключённому к гнездам 4 и 5 установите Uоп = 1,000 В.

2. Подключите вольтметр к гнездам 3 и 4. Показания ЖКИ (рис. 7, поз. 14) должны определяться соотношением (2) и совпадать с показаниями вольтметра.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я 3. Соедините гнездо стенда “СИНХРОНИЗАЦИЯ” (рис. 7, поз. 10) с гнездом осциллографа “1:1 ВНЕШ. СИНХР”.

4. Соедините гнездо 8 стенда с Y – входом осциллографа. Добейтесь устойчивого изображения сигнала на его экране.

5. С помощью ручек “Uвх ГРУБО” и “Uвх ТОЧНО” по вольтметру, подключённому к гнездам 3 и 4, установите Uвх = 1,500 В.

6. Зарисуйте полученное на экране осциллографа изображение входного сигнала интегратора (см. примечание в п. 3.2).

7. Повторите пункты 5 и 6 сначала для Uвх = 1,000 В, а затем для Uвх = 0,500 В, не изменяя установленные в пункте 6 положения переключателей и ручек осциллографа.

8. Переключите вход Y осциллографа на гнездо 9 стенда, затем установите на гнездах стенда 3 и 4 Uвх = 1,500 В.

9. Зарисуйте полученное на экране осциллографа изображение выходного сигнала интегратора (см. примечание в п. 3.2).

10. Не изменяя установленные в предыдущем пункте положения переключателей и ручек осциллографа, повторите пункт 9 для Uвх =1,000 В и Uвх = 0,500 В.

11. Переключатель полярности входного напряжения “Umax“ (рис. 7, поз. 16) переведите в положение “ -2 В”.

12. Повторите пункты 4 – 10, для Uвх = -1,500; -1,000; -0,500 В.

13. Используя формулу (1), рассчитайте теоретическое значение Uинт в момент времени t2 (см. рис. 2) для каждого значения Uвх (значение Cинт указано на стенде). Сравните теоретические значения Uинт с экспериментальными.

3.4.2. Измерение постоянного напряжения при Uвх = const 1. Переключатель полярности входного напряжения “Umax“ переведите в положение “2 В”.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я 2. С помощью ручек “Uвх ГРУБО” и “Uвх ТОЧНО” по вольтметру подключённому к гнездам 3 и 4 установите Uвх = 395 ± 2 мВ.

3. С помощью ручек “Uоп ГРУБО” и “Uоп ТОЧНО” по вольтметру подключённому к гнездам 4 и 5 установите Uоп = 200 мВ.

4. Обратите внимание на показания ЖКИ (рис. 7, поз. 14). Должны ли они совпадать с показаниями вольтметра подключённого к гнездам 3 и 4 5. Соедините вход Y осциллографа с гнездом 8 стенда. Добейтесь устойчивого изображения сигнала на его экране, затем зарисуйте входное напряжение интегратора (см. примечание в п. 3.2).

6. Не изменяя установленные в предыдущем пункте положения переключателей и ручек осциллографа, повторите пункт 5 для Uоп = 400 и 600 мВ.

7. Переключите вход Y осциллографа на гнездо 9 стенда, затем установите на гнездах стенда 4 и 5 Uоп = 200 мВ.

8. Зарисуйте полученное на экране осциллографа изображение выходного сигнала интегратора (см. примечание в п. 3.2).

9. Не изменяя установленные в предыдущем пункте положения переключателей и ручек осциллографа, повторите пункт 8 для Uоп = 400 и 600 мВ.

3.4.3. Исследование влияния постоянной интегрирования на погрешность измерения 1. С помощью ручек “Uвх” и “Uоп” (рис. 7, поз. 1, 2, 6, 7) установите на гнёздах 3, 4 и 4, 5 напряжения: Uвх = 1,000 В и Uоп = 1,000 В, соответственно.

2. Соедините вход Y осциллографа с гнездом 9 стенда. Добейтесь устойчивого изображения сигнала на его экране.

3. Как можно точнее зарисуйте (см. примечание в п. 3.2) напряжение на выходе интегратора для всех положений переключателя “ Rинт, кОм ” (рис. 7, поз. 13).

4. Обратите внимание на показания ЖКИ (рис. 7, поз. 14). Допустимые отклонения показаний ЖКИ не должны превышать ± 1 мл. зн. Сделайте соответствующие выводы.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я 5. Используя формулу (1), рассчитайте теоретическое значение Uинт в момент времени t2 (см. рис. 2), для каждого положения переключателя “ Rинт, кОм ”. Сравните теоретические значения Uинт с экспериментальными.

3.4.4. Исследование влияния частоты генератора тактовых импульсов на погрешность измерения 1. С помощью вольтметра проконтролируйте на гнёздах 3, 4 и 4, 5 напряжения: Uвх = 1,000 В и Uоп = 1,000 В, соответственно.

2. Переключатель “Rинт, кОм”, установите в положение “100 кОм”.

3. Как можно точнее зарисуйте (см. примечание в п. 3.2) напряжение на выходе интегратора (гнездо 9) для всех трёх положений переключателя F, кГц (рис. 7, поз. 11).

4. Обратите внимание на показания ЖКИ (рис. 7, поз. 14). Допустимые отклонения показаний ЖКИ не должны превышать ± 1 мл. зн. Сделайте соответствующие выводы.

5. Используя формулу (1), рассчитайте теоретическое значение Uинт в момент времени t2 (см. рис. 2) для каждого положения переключателя “ F, кГц ”. Сравните теоретические значения Uинт с экспериментальными.

3.4.5. Исследование помехоустойчивости АЦП 1. С помощью вольтметра проконтролируйте на гнёздах 3, 4 и 4, 5 напряжения: Uвх = 1,000 В и Uоп = 1,000 В, соответственно.

2. Переключатель “Rинт, кОм”, может находиться в любом положении.

3. Переключатель “F, кГц” установите в положение “100 кГц”.

4. Подайте синусоидальный сигнал с генератора на гнездо ”ПОМЕХА” стенда (рис. 7, поз. 15).

5. Соедините вход Y осциллографа с гнездом 8 стенда. Добейтесь устойчивого изображения сигнала на его экране и зарисуйте входное напряжение интегратора (см. примечание в п. 3.2).

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я 6. Переключите вход Y осциллографа на гнездо 9 стенда, затем зарисуйте напряжение на выходе интегратора (см. примечание в п. 3.2).

7. Проверьте справедливость равенства (3). Для этого изменяйте или частоту генератора (в диапазоне 40 Гц - 1000 Гц), или положение переключателя “F, кГц”. При выполнении условия (3) допустимые отклонения показаний ЖКИ не должны превышать ± 1 мл. зн.

8. Отключите генератор синусоидальных сигналов от гнезда стенда ”ПОМЕХА”.

3.4.6. Исследование АЦП в нелинейном режиме 1. Установите на гнёздах 3, 4 и 4, 5 напряжения: Uвх = 1,000 В и Uоп =1,000 В, соответственно.

2. Установите переключатели в следующие положения: “F, кГц” - “100 кГц”, “Rдоп” - “вкл”.

3. Соедините вход Y осциллографа с гнездом 9 стенда. Добейтесь устойчивого изображения сигнала на его экране и зарисуйте выходное напряжение интегратора для всех положений переключателя “Rинт, кОм” (см. примечание в п. 3.2).

4. С помощью ручек “Uвх ГРУБО” и “Uвх ТОЧНО” изменяйте Uвх от 0 до 2 В с шагом 0,2 B, записывая при этом показания ЖКИ, а также вольтметра, подключённого к гнёздам 3, 4.

5. По полученным экспериментальным данным постройте график зависимости N = f (Uвх ) (значения Rдоп, Rинт, Cинт и f указаны на стенде).

6. Используя формулу (4), рассчитайте теоретическую зависимость N = f (Uвх ). Сравните экспериментальные данные с теоретическими.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я Контрольные вопросы 1. В чём заключается суть метода двухтактного интегрирования 2. Из каких основных функциональных элементов состоит АЦП двухтактного интегрирования 3. Как в АЦП осуществляется коррекция его напряжения смещения 4. Как влияет на результат двухтактного интегрирования изменение постоянной времени интегратора, а также частоты генератора тактовых импульсов 5. Чем определяется выбор элементов Rинт и Cинт интегратора 6. Какие требования предъявляются к конденсатору Cинт 7. Как рассчитать напряжение на выходе интегратора в конце первого этапа 8. Почему Uоп “снимается” с конденсатора Соп, а не с источника опорного напряжения, непосредственно 9. Чем определяется выбор частоты работы АЦП в условиях помех 10. Объясните, способ линеаризации градуировочной характеристики измерительного преобразователя, описанный в данной работе. Какие недостатки данного метода вы можете назвать Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я ЛИТЕРАТУРА 1. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.

– 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.: ил.

2. Матханов П. Н. Основы синтеза линейных электрических цепей. -М.:

Высшая школа, 1976. - 208 с.

3. Шахов Э. К., Михотин В. Д. Интегрирующие преобразователи напряжения. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

4. Шилин А. Н., Емельянов А. В. Параметрический синтез оптико - электронных устройств контроля с двухтактным интегрированием // Контроль.

Диагностика. – 2001. - №8. – c. 17 – 24.

5. ICL7106, ICL7107, ICL7107S - 3 1/2 Digit, LCD/LED Display, A/D Converters - Intersil Corporation, Data Sheet, February 2001.

Емельянов А.В., Шилин А.Н. Исследование АЦП двухтактного интегрирования ВолгГТУ, К О П И Я Алексей Викторович Емельянов Александр Николаевич Шилин Исследование АЦП двухтактного интегрирования Редактор Т. В. Кудясова Темплан 2002 г. поз. № _ Лицензия от Подписано в печать Формат 60х84 1/Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. Уч. -изд. л. 2,41 Тираж _ Заказ Волгоградский государственный технический университет.

400131 Волгоград, пр. Ленина, 28.

РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400131 Волгоград, ул. Советская, 35.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.