Strona główna

  

     1. OGÓLNE ZASADY WYKONYWANIA ĆWICZEŃ W PRACOWNI  ELEKTRONIKI

 

2. WYBRANE ZAGADNIENIA I WSKAZÓWKI PRAKTYCZNE DOTYCZĄCE WYKONYWANIA ĆWICZEŃ I OPRACOWYWANIA WYNIKÓW POMIARÓW

 

            2.1. Ćwiczenia montażowe

                   2.1.1. Wzmacniacze tranzystorowe

                   2.1.2. Przerzutnik Schmitta

                   2.1.3. Stabilizator prądu

                   2.1.4. Multiwibrator

                   

            2.2. Ćwiczenia pomiarowe

                   2.2.1. Funktory logiczne

                   2.2.2. Uniwersalny stabilizator napięcia

                   2.2.3. Przetwornik cyfrowo-analogowy

                   2.2.4. Klucz analogowy

                   2.2.5. Wzmacniacz operacyjny

                   2.2.6. Przetwornik analogowo-cyfrowy

 

            2.3. Papier pół-logarytmiczny

 

1.      OGÓLNE ZASADY WYKONYWANIA ĆWICZEŃ W PRACOWNI ELEKTRONIKI

Każdy student wykonuje ćwiczenie indywidualnie na swoim stanowisku. W czasie zajęć nie należy w sprawach ćwiczeń konsultować się z innymi osobami wykonującymi ćwiczenia, podchodzić do ich stanowisk, pomagać w wykonywaniu połączeń, montażu układów, itp. Ze wszystkimi pytaniami i wątpliwościami związanymi z wykonywanym ćwiczeniem należy zwracać się do prowadzącego ćwiczenia, który decyduje o konieczności udzielenia ze swej strony dodatkowych wyjaśnień i ewentualnej pomocy. Przed zajęciami studenci zobowiązani są przygotować się teoretycznie do wykonania przydzielonego na dany dzień ćwiczenia. W czasie zajęć w Pracowni Elektroniki wszelkie materiały dydaktyczne jak podręczniki, skrypty, notatki z wykładów względnie wydruki zawierające treść 3-go rozdziału niniejszej strony WWW powinny być schowane. Materiały dydaktyczne studiujemy w domu a czas przeznaczony na zajęcia w Pracowni Elektroniki wykorzystujemy wyłącznie na montaż układów  i pomiary na stanowisku roboczym.

 

Wyniki pomiarów  należy zapisywać wyłącznie w Dzienniku Laboratoryjnym który stanowi jedyny dokument potwierdzający wykonanie ćwiczenia i zawiera również opracowania uzyskanych w trakcie ćwiczenia wyników. Dziennik Laboratoryjny powinien mieć trwale zszyte kartki papieru kratkowanego (wystarczy brulion 60-kartkowy). Pierwsza strona Dziennika powinna zawierać imię i nazwisko studenta, rok studiów i nazwę specjalności (np. fizyka z informatyką) oraz numer grupy ćwiczeniowej. W zasadzie wyniki pomiarów i opracowania przedstawione na luźnych kartkach, notatnikach z klipsem na luźne kartki, itp. nie będą honorowane. Zaleca się, aby w Dzienniku Laboratoryjnym notować również wyniki pomiarów próbnych, prowadzić wszelkie notatki „na brudno”, itp. najlepiej na stronach parzystych. Natomiast nieparzyste strony Dziennika powinny być przeznaczone na opracowania wyników pomiarów  które to opracowania można przygotować po zajęciach.  Opracowanie wyników należy przedstawić prowadzącemu do oceny przed przystąpieniem do wykonania następnego ćwiczenia.

 

Opracowanie wyników powinno zawierać:

- tytuł ćwiczenia,

- schemat blokowy układu pomiarowego (układ badany, zasilacze, przyrządy pomiarowe i generatory sygnału użyte w ćwiczeniu w ujęciu blokowym),

- schemat ideowy układu badanego (może być uproszczony, nie zamieszczamy szczegółowych schematów struktur układów scalonych),

- zestawienie parametrów ćwiczenia zadanych przez prowadzącego,

- wykresy zależności badanych w ćwiczeniu. Wykresy powinny być trwale wklejone lub zszyte z kartami Dziennika Laboratoryjnego (nie używać spinaczy

biurowych). Wskazówki odnośnie poprawnego sporządzania wykresów znajdują się poniżej w rozdziale 2 informacji dodatkowych,

- w razie potrzeby zwięzłą dyskusję uzyskanych wyników (nie przepisywać rozdziałów z podręczników elektroniki).

 

Nieobecność na ćwiczeniach powinna być każdorazowo usprawiedliwiona poprzez okazanie stosownego dokumentu jak zwolnienie lekarskie itp. Przedstawienie usprawiedliwienia nie zwalnia od obowiązku zaliczenia opuszczonego ćwiczenia. Harmonogram zajęć na Pracowni Elektroniki nie przewiduje dodatkowych zajęć w celu odrobienia zaległości dlatego zaległe ćwiczenia można odrobić w zasadzie jedynie podczas zajęć w innych grupach ćwiczeniowych jeżeli prowadzący daną grupę wyrazi na to zgodę i potwierdzi wykonanie ćwiczenia podpisem w Dzienniku Laboratoryjnym  (będzie to zależeć przede wszystkim od tego czy w danym dniu w danej grupie są wolne stanowiska do ćwiczeń).

 

Góra dokumentu

 

2.      WYBRANE ZAGADNIENIA I WSKAZÓWKI PRAKTYCZNE DOTYCZĄCE  WYKONYWANIA ĆWICZEŃ I OPRACOWYWANIA WYNIKÓW POMIARÓW

         2.1. Ćwiczenia montażowe

              2.1.1. Wzmacniacze tranzystorowe

 

2.1.1.1. Współczynnik wzmocnienia mocy. Decybele

 

Wzmocnienie mocy czwórnika (np.filtru lub wzmacniacza) określamy współczynnikiem:

                                                                                                                       (1)

 

gdzie P2 – moc sygnału na wyjściu, P1 – moc sygnału na wejściu wzmacniacza. Ponieważ  kp może osiągać wartości obejmujące kilka rzędów wielkości wygodnie

jest wprowadzić miarę logarytmiczną tej wielkości:

 

                                                                                                          (2)

 

gdzie kp wyraża się w jednostkach zwanych belami [B]. Ze względów praktycznych wygodniej jest używać jednostki 10 razy mniejszej, zwanej decybelem [dB]. Wówczas wzmocnienie mocy wyrażone w decybelach wyniesie:

 

                                                                                                 (3)

 

W praktyce laboratoryjnej mierniki mocy są rzadko spotykane, najczęściej dysponujemy miernikami napięcia (woltomierz, oscyloskop), dlatego stosunek mocy w równaniu (3) musimy wyrazić odpowiadającym mu stosunkiem napięć wyjściowych. Stosując prawo Ohma dostajemy:

 

       ,   stąd                                                   (4)

 

gdzie Rwyj jest oporem wyjściowym wzmacniacza. Podstawiając równanie (4) do (3) otrzymujemy:

 

                                                                                                (5)

 

 

2.1.1.2. Częstotliwości graniczne i pasmo przenoszenia wzmacniacza

 

W ten sam sposób jak wzmocnienie mocy wzmacniacza  dane równaniem (3) lub (5)  możemy zdefiniować współczynnik spadku wzmocnienia mocy na wyjściu wzmacniacza przy zmianie częstotliwości f sygnału wejściowego (charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza  P(f)).  W tym przypadku P jest mocą na wyjściu dla określonej częstotliwości f, przy czym f0 jest częstotliwością przy  której moc wyjściowa P osiąga maksimum. W ten sposób równanie (5) można przepisać w postaci:                                   

 

                                                                                            (6)

 

 

W celu znormalizowania pomiarów charakterystyk częstotliwościowych różnych wzmacniaczy przyjęto, że częstotliwość f  w równaniu (6) należy dobrać tak, aby moc P(f) ma wyjściu wzmacniacza osiągnęła połowę mocy  maksymalnej P(f0). Tak zdefiniowaną częstotliwość nazywamy częstotliwością graniczną wzmacniacza fg, co oznacza:

 

                                                                                                      (7)

 

 

Uwzględniając równanie (4) możemy napisać:

 

 

                                                                                             (8)

 

 

Stąd współczynnik spadku amplitudy napięcia na wyjściu wzmacniacza przy częstotliwości granicznej sygnału wyniesie:

 

                                                                                    (9)

 

Innymi słowy, dla częstotliwości granicznej amplituda napięcia na wyjściu wzmacniacza spada do ok. 70% amplitudy maksymalnej. W elektronice spadek  mocy wyjściowej np. wzmacniacza dla częstotliwości granicznej często wyraża się w decybelach. Podstawiając  współczynnik spadku  napięcia otrzymany w równaniu (9) do równania (6) otrzymujemy:

 

                                            (10)

 

 

Ja widać, w wyniku otrzymujemy liczbę niewymierną bliską wartości -3 dB. W praktyce błąd zaokrąglenia do liczby całkowitej jest tu tak niewielki, iż w elektronice powszechnie przyjmuje się, że częstotliwość graniczna jest zdefiniowana dla spadku mocy wyjściowej czwórnika o 3 dB. Dodatkową zaletą stosowania decybeli jest to, że wartość ujemna współczynnika kp oznacza spadek a wartość dodatnia wzrost mocy wyjściowej. Ponadto, łatwo wykazać, że w przypadku połączenia kilku czwórników w szereg wzmocnienie wypadkowe całego układu jest równe sumie wzmocnień poszczególnych czwórników wyrażonych w decybelach, co ułatwia obliczenia. W przypadku bowiem  wyrażenia wzmocnień poszczególnych czwórników zwykłymi liniowymi współczynnikami wzmocnienia

danymi równaniem (1) wzmocnienie wypadkowe byłoby równe iloczynowi tych współczynników.

 

 

                          Rys. 1. Charakterystyka napięciowo-częstotliwościowa  wzmacniacza:  fd – częstotliwość

                                      graniczna dolna, fg – częstotliwość graniczna górna, Df – pasmo przenoszenia

                                      wzmacniacza, U0 – amplituda maksymalna w paśmie przenoszenia, U-3dB – amplituda

                                      napięcia na wyjściu wzmacniacza dla spadku mocy wyjściowej o 3 dB.

 

Rys. 1. ilustruje przebieg typowej charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza zmierzonej w ćwiczeniu oraz metodę wyznaczania częstotliwości granicznych i pasma przenoszenia badanego wzmacniacza na podstawie wyznaczenia poziomu spadku jego mocy  wyjściowej o 3 decybele. Wartości częstotliwości na osi odciętych należy  nanieść w skali logarytmicznej dziesiętnej a napięcia na osi rzędnych w skali liniowej (wykres pół-logarytmiczny).

 

              Góra dokumentu

 

              2.1.2. Przerzutnik Schmitta

  Góra dokumentu

              2.1.3. Stabilizator prądu

              Góra dokumentu

             2.1.4. Multiwibrator

  Góra dokumentu

 

       2.2. Ćwiczenia pomiarowe

           2.2.1. Funktory logiczne

              Góra dokumentu

             2.2.2. Uniwersalny stabilizator napięcia

             Góra dokumentu

             2.2.3. Przetwornik cyfrowo-analogowy

             Góra dokumentu

            2.2.4. Klucz analogowy

             Góra dokumentu

      

2.2.5. Wzmacniacz operacyjny

          

2.2.5.1 Wyznaczenie częstotliwości granicznych filtrów górnoprzepustowego i dolnoprzepustowego przy pomocy generatora sygnałowego

           i oscyloskopu

 

W ćwiczeniu m.in. badamy filtry częstotliwości skonstruowane z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego. Jak wyjaśniono na Rys. 2a i b, filtr górnoprzepustowy przenosi sygnały o częstotliwościach powyżej pewnej częstotliwości granicznej  a dolnoprzepustowy poniżej danej częstotliwości 

granicznej dlatego, w przeciwieństwie do wzmacniaczy, dla tych filtrów nie definiujemy pasma przenoszenia a jedynie częstotliwość graniczną.

 

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                          

 

 

                Rys. 2. Charakterystyki częstotliwościowe Uwyj(f)  i częstotliwości graniczne f g filtrów: a) – górnoprzepustowego i b) - dolnoprzepustowego

 

Celem tej części ćwiczenia jest pomiar  częstotliwości  granicznej filtru górno- i dolnoprzepustowego i ich porównanie z wartościami teoretycznymi wyliczonymi ze wzoru podanego w instrukcji do ćwiczenia . Można to zrobić w sposób podobny do wyżej omówionego dla wzmacniaczy tranzystorowych, tzn. zmierzyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową filtru, następnie wyznaczyć poziom spadku mocy o 3dB i z przecięcia się tego poziomu  z wykresem charakterystyki częstotliwościowej wyznaczyć częstotliwość graniczną. Metodą szybszą i preferowaną w tym ćwiczeniu jest bezpośredni pomiar częstotliwości granicznej z wykorzystanie przestrajanego generatora sygnału sinusoidalnego i oscyloskopu. Aby, wykorzystując  oscyloskop, osiągnąć maksymalną dokładność pomiaru amplitudy sygnału, a co za tym idzie, częstotliwości granicznej filtru, należy postępować w sposób następujący:

1)      Dla filtru górnoprzepustowego przestrajamy częstotliwość generatora w górę od ok. 1 kHz do 40 kHz a w przypadku filtru dolnoprzepustowego przestrajamy generator  w dół (od ok. 1 kHz do 100 Hz)  i kontrolujemy amplitudę sygnału wyjściowego na oscyloskopie. W razie potrzeby przy pomocy pokrętła regulacji amplitudy w generatorze i pokrętła regulacji wzmocnienia (czułości)  oscyloskopu ustawiamy sygnał tak, aby jego amplituda (wartość międzyszczytowa) mieściła się w zakresie skali „Y” na ekranie oscyloskopu

2)      Gdy amplituda sygnału wyjściowego osiągnie maksimum i nie zwiększa się przy dalszym przestrajaniu generatora będzie to oznaczać,  że częstotliwość generatora znajduje w zakresie płaskiej części charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej  filtru, tzn. w jego paśmie przenoszenia powyżej częstotliwości granicznej filtru górnoprzepustowego (Rys. 2a) lub poniżej częstotliwości granicznej filtru dolnoprzepustowego (Rys. 2b).

3)      W tym momencie przy pomocy pokrętła regulacji amplitudy w generatorze i pokrętła regulacji wzmocnienia oscyloskopu normalizujemy amplitudę sygnału do pełnego zakresu skali „Y” na ekranie oscyloskopu. Przykład: jeżeli skala „Y” naszego oscyloskopu posiada 6 działek to dodatnia połówka sinusoidy powinna wskazywać wartość „6” a ujemna połówka „0” skali. Dzięki temu dokładność pomiaru amplitudy sygnału przy pomocy oscyloskopu będzie największa.

4)      Mając znormalizowaną amplitudę sygnału w paśmie przenoszenia filtru obliczamy ze wzoru (9) wartość amplitudy  odpowiadającej

dostrojeniu generatora do częstotliwości granicznej badanego filtru (spadek mocy sygnału o 3 dB). Przykład: jeżeli międzyszczytowa znormalizowana amplituda wynosi 6 działek, to na częstotliwości granicznej międzyszczytowa amplituda sygnału  zmniejszy się do wartości  działek. Następnie przestrajamy zatem generator odpowiednio (w górę dla filtru dolnoprzepustowego lub w dół dla filtru górnoprzepustowego) tak, aby amplituda sygnału osiągnęła wartość 4.2 działki. W tym momencie częstość graniczną filtru odczytujemy na cyfrowym wyświetlaczu generatora. Zauważmy, że ponieważ przy wyznaczaniu częstotliwości granicznej mierzymy stosunek dwóch amplitud to nie musimy tych amplitud wyrażać w jednostkach napięcia a jedynie w umownych podziałkach na skali „Y” oscyloskopu.

        

             Góra dokumentu

      

     2.2.6. Przetwornik analogowo-cyfrowy

 

Przedmiotem ćwiczenia jest badanie układu 8-bitowego przetwornika  analogowo-cyfrowego (A/C) działającego na zasadzie aproksymacji wagowej. Proces takiej aproksymacji przypomina ważenie na wadze szalkowej przy użyciu zestawu 8 odważników o masach odpowiadających pozycjom (wagom) kolejnych bitów liczby dwójkowej np.: 5 kg, 2.5 kg, 1.25 kg, 0.625 kg,… itd.  Ważenie ciała o nieznanej masie rozpoczyna się od położenia na szalce odważnika o masie 5 kg i następnie na zdejmowaniu lub dokładaniu kolejnych coraz lżejszych odważników z szeregu odpowiednio do tego czy suma ich mas przewyższa  masę ciała ważonego lub na odwrót. W pierwszej części ćwiczenia student wykonuje pomiary charakterystyki przejściowej przetwornika A/C, czyli zależności wartości kodu cyfrowego na wyjściu od wartości napięcia na wejściu przetwornika. W tym celu na wejście przetwornika podajemy napięcie z zasilacza regulowane w zakresie 0-10 V z krokiem co  0.5 V i dla każdej wartości napięcia notujemy stan 8 diod świecących przedstawiających wartość liczby w kodzie dwójkowym na wyjściu przetwornika.  Dla zerowej wartości napięcia wejściowego otrzymujemy zerową wartość kodu na wyjściu: 00000000 i odpowiednio napięciu wejściowemu 10 V odpowiada 8-bitowa liczba dwójkowa.11111111. Wyniki tych pomiarów przedstawiamy na wykresie który na osi odciętych ma zaznaczone napięcie wejściowe a na osi rzędnych kod wyjściowy (po zamianie liczb dwójkowych na dziesiętne). W prawidłowo działającym przetworniku A/C zależność ta powinna być liniowa.  Druga część ćwiczenia polega na wykazaniu się zrozumieniem zasady aproksymacji wagowej. W tym celu student powinien przewidzieć teoretycznie wartości kodów na wyjściu przetwornika w kolejnych 8 krokach aproksymacji dla napięcia o określonej wartości wybranej przez prowadzącego z zakresu 0-10 V. W czasie wykonywania tej pracy układ przetwornika powinien być wyłączony. Dopiero po zakończeniu przewidywania i zanotowaniu wyników (8 słów 8-bitowych) student w obecności prowadzącego sprawdza słuszność tych teoretycznych wyników z rzeczywistymi wskazaniami przetwornika A/C (po przełączeniu go w tryb pracy krokowej - przycisk STEP wciśnięty). Rezultaty przewidywania wartości 8-bitowego kodu cyfrowego na wyjściu przetwornika A/C dla przykładowej wartości napięcia mierzonego 1.5 V można przedstawić np. przy pomocy poniższej tabeli:

 

Tabela 1

Nr kroku

aproksymacji

N

5 V

2.5 V

1.25 V

0.625 V

0.3125 V

0,15625 V

0.07813 V

0.03906 V

S

[V]

D7

     D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

5.000000

1

0

1

0

0

0

0

0

0

2.500000

2

0

0

1

0

0

0

0

0

1.250000

3

0

0

1

1

0

0

0

0

1.875000

4

0

0

1

0

1

0

0

0

1.562500

5

0

0

1

0

0

1

0

0

1.406250

6

0

0

1

0

0

1

1

0

1.484375

7

0

0

1

0

0

1

1

1

1.523437

8

0

0

1

0

0

1

1

0

1.484375

 

 

Następny przykład, pokazany w Tabeli 2, dotyczy przypadku cyklu pomiarowego przetwornika A/C dla napięcia  na wejściu równego 6.64 V.

 

Tabela 2

Nr kroku

aproksymacji

N

5 V

2.5 V

1.25 V

0.625 V

0.3125 V

0,15625 V

0.07813 V

0.03906 V

S

[V]

D7

     D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

5.000000

1

1

1

0

0

0

0

0

0

7.500000

2

1

0

1

0

0

0

0

0

6.250000

3

1

0

1

1

0

0

0

0

6.875000

4

1

0

1

0

1

0

0

0

6.562500

5

1

0

1

0

1

1

0

0

6.718750

6

1

0

1

0

1

0

1

0

6.640625

7

1

0

1

0

1

0

1

1

6.679688

8

1

0

1

0

1

0

1

0

6.640625

 

Zasady aproksymacji wagowej przedstawione na dwóch powyższych przykładach można sformułować następująco:

1)      Proces aproksymacji rozpoczyna się zawsze od ustawienia najstarszego bitu danych (D7) w stan „1” a pozostałych bitów w stan „0” (zerowanie SAR).

2)      W każdym kroku aproksymacji (N  = 1 - 8)  następuje przesunięcie pozycji w 8-bitowym słowie danych o jeden bit w prawo i na tej pozycji wpisywana jest jedynka (w danym kroku w stan „1” można ustawić tylko jeden nowy bit).

3)      Jeżeli suma napięć odpowiadających wagom poszczególnych bitów (ostatnia kolumna tabeli)  przewyższa napięcie mierzone to bit  ustawiony na jedynkę w poprzednim kroku zostaje wyzerowany (w rozpatrywanym tu przykładzie sytuacja taka wystąpiła w krokach N = 1, 2, 4, 5, 8).  W przeciwnym przypadku stan logiczny tego bitu pozostaje bez zmian (w powyższym przykładzie dla N = 3, 6, 7).

4)      Maksymalny końcowy błąd aproksymacji, odpowiadający wadze najmłodszego bitu, wynosi 10 V/255 = 0.03921… ~ 39 mV, tzn. tylko z taką dokładnością badany w ćwiczeniu przetwornik A/C może mierzyć napięcie.  Wynika stąd, że przy pomiarach charakterystyki przejściowej napięcie na wejściu przetwornika wystarczy ustawiać z dokładnością do ok.  0.04 V czyli dwóch miejsc po przecinku.

W celu elektronicznej realizacji powyższych zasad  układ przetwornika A/C zawiera następujące podstawowe bloki funkcjonalne:

 

Rejestr kolejnych przybliżeń (ang. SAR – Successive Approximation Register) - ustawia i zapamiętuje stan 8-bitowego słowa danych dla każdego z  N  = 1 do 8 kroków aproksymacji. W  badanym przez nas przetworniku rejestr ten zrealizowano na układzie scalonym MHB 1502 którego szczegółowy opis można znaleźć w instrukcji do ćwiczenia.

 

Przetwornik cyfrowo-analogowy (C/A) – zamienia 8-bitowe słowo danych pobierane z SAR na napięcie analogowe równe sumie wag napięciowych poszczególnych bitów (w powyższym przykładzie napięcie to pokazuje ostatnia kolumna tabeli). Zastosowano 8-bitowy przetwornik C/A na układzie scalonym MDAC 08.

 

Komparator – jest układem elektronicznym porównującym napięcie mierzone na wejściu przetwornika A/C z napięciem przybliżonym pobieranym z wyjścia   przetwornika C/A. Jeżeli w danym kroku aproksymacji napięcie mierzone przewyższa napięcie przybliżone to na wyjściu komparatora pojawia się stan   wysoki (jedynka logiczna) zaś w przeciwnym przypadku stan niski (zero logiczne). Sygnały te (stany logiczne)  podaje się na wejście danych SAR  i w  każdym kroku aproksymacji ustawiają one odpowiednio kolejny bit słowa danych przetwornika A/C. Wykorzystując wspomnianą wyżej analogię z ważeniem na wadze przy użyciu zestawu odważników możemy powiedzieć, że w układzie aproksymacyjnego przetwornika A/C komparator spełnia rolę wagi szalkowej. W zasadzie rolę komparatora może spełniać dowolny wzmacniacz operacyjny jednak w badanym przetworniku A/C komparator zrealizowano na specjalizowanym układzie scalonym MAC 111.

 

Źródło napięcia odniesienia – ustala zakres napięcia na wyjściu przetwornika C/A a tym samym zakres pomiaru (przetwarzania) napięcia w przetworniku  A/C. W badanym przetworniku A/C źródło referencyjne (na układzie scalonym MAC 01) dostarcza napięcia 10 V więc taki sam jest zakres przetwarzania napięcia przetwornika A/C.

 

Układ sterowania – steruje przesuwaniem i ustawianiem bitów 8-bitowego słowa danych w SAR w kolejnych 8 krokach aproksymacji.. Układ sterowania jest licznikiem (zrealizowanym na układach scalonych UCY 74123 i UCY 7400) wytwarzającym ciąg 9 impulsów. Pierwszy   impuls (N = 0) ustawia bit D7 w stan „1” a pozostałe bity w stan „0” i inicjuje nowy cykl pomiaru (przetwarzania A/C).  Następne 8 impulsów steruje ustawianiem bitów SAR (jak w przykładach zilustrowanych Tabelą 1 i 2 dla kroków N = 1 do 8).

 

Wtórnik emiterowy – zapewnia odpowiednio wysoką impedancję wejściową przetwornika A/C oraz separuje układy A/C od źródła sygnału.

 

Bufor wyjściowy – jest układem 8 przerzutników zapamiętujących słowo danych przetwornika A/C między kolejnymi cyklami pomiaru oraz sterujących zestawem 8 diod świecących wskazujących wynik przetwarzania A/C zarówno w trybie pomiaru automatycznego jak i pracy krokowej. Przełączenie przetwornika A/C w tryb pracy krokowej umożliwia wykonującemu ćwiczenie dokładne śledzenie procesu aproksymacji.

 

W tym ćwiczeniu układ przetwornika C/A jest używany do przetwarzania napięć stałych (nie zmieniających się w czasie trwania konwersji C/A) dlatego dla uproszczenia konstrukcji pominięto w nim układ próbkowania z pamięcią (ang. sample and hold lub w skrócie S & H). W realnych zastosowaniach w nauce i technice przetworniki C/A znajdują zastosowanie do przetwarzania napięć szybkozmiennych  dlatego dodatkowo wymagają one na wejściu  wspomnianego układu S & H próbkującego sygnał mierzony na krótko przed rozpoczęciem konwersji przy czym wartość próbki sygnału nie ulega zmianie w czasie trwania całego cyklu aproksymacji dzięki czemu znacznie poprawia się dokładność aproksymacyjnego przetwornika C/A. Przed rozpoczęciem następnego cyklu pomiaru układ S & H zostaje wyzerowany poprzez rozładowanie kondensatora zapamiętującego próbkę mierzonego napięcia.

 

Oprócz ujęcia w postaci tabeli stanów SAR proces aproksymacji wagowej przedstawiamy w ujęciu graficznym na wykresie na którym na osi odciętych zaznaczmy numer kroku (0-8) a na osi rzędnych wartość napięcia otrzymaną w kolejnym kroku aproksymacji. Na wykresie należy również zaznaczyć na osi Y wartość napięcia mierzonego którą zadał prowadzący ćwiczenie. Dwa poniżej pokazane przykłady takich wykresów (1) i (2) dotyczą odpowiednio przypadku przedstawionego w Tabeli 1 i 2.  Zauważmy, że dla zachowania ciągłości wykresu stan po wyzerowaniu SAR oznaczono jako krok N = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oprócz schematu blokowego układu pomiarowego, tabeli stanów SAR oraz 2 wykresów (charakterystyki przejściowej i aproksymacji) opracowanie wyników pomiarów tego ćwiczenia powinno zawierać blokowy schemat funkcjonalny przetwornika A/C (przerysować z płyty czołowej układu ćwiczeniowego) ze zwięzłym opisem funkcji poszczególnych bloków.

       

          Góra dokumentu

 

     2.3. Papier pół-logarytmiczny

 

 Papier pół-logarytmiczny (posiadający na osi odciętych skalę logarytmiczną dziesiętną) służy na Pracowni Elektroniki do sporządzania  wykresów charakterystyk częstotliwościowych wzmacniaczy tranzystorowych oraz filtrów dolno- i górno-przepustowych. Odpowiedni  papier można otrzymać na Pracowni Elektroniki od prowadzących zajęcia albo pobrać z tej strony WWW w postaci plików graficznych  w formacie JPG zawierających obrazy takiego papieru skanowane z  rozdzielczością 300 dpi lub 600 dpi albo w formacie BMP 300 dpi  lub  BMP 600 dpi   i   następnie  samodzielnie  wydrukować  na  drukarce  komputerowej.  Najlepszą  jakość  wydruku  uzyskamy z plików  w  formacie  BMP jednakże  w takim przypadku papieru nie należy drukować przy użyciu opcji „drukuj…” w przeglądarce (spowodowałoby to wydruk arkusza w kilku częściach) tylko skopiować obraz do schowka (klikając obraz prawym przyciskiem myszy), następnie wkleić obraz do programu MS Word i dobrać wielkość obrazu  przeciągając myszką narożnik okalającej obraz ramki tak aby wypełniał arkusz formatu A4. Papier możemy wydrukować przy użyciu opcji „drukuj…” programu MS Word. Można oczywiście użyć innych bardziej zaawansowanych programów do edycji i obróbki grafiki. W przypadku sporządzania wykresów na komputerze należy zwrócić uwagę na to, aby użyty program komputerowy generował i wykreślał na osi X kompletną siatkę logarytmiczną a nie tylko położenia dekad (potęg liczby 10).

 

Uwaga: w przypadku połączenia z Internetem przez modem 33.6 kb/s czas oczekiwania na załadowania pliku BMP 600 dpi do przeglądarki może wynosić ok. 4 min.

 

Góra dokumentu