Конверзија дигитално-аналогно

Week 1, continued (Може 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Конверзија дигитално-аналогно

Дигитални кругови


Питање 1

Ако је импулсни модулирани сигнал (ПВМ) сигнал упућен у пасивни интеграторски круг из круга који може да истовремено извори и потопи (као што је случај са излазном фазом двоструке МОСФЕТ-а), излаз ће бити ДЦ напон (са неки валови):

Одредите однос између радног циклуса сигнала ПВМ и излазног напона од стране интегратора. Шта ово говори о ПВМ-у као начину комуницирања информација, као што су аналогни подаци из мерног уређаја "# 1"> Открити одговор Сакри одговор

Постоји непосредна пропорционална веза између циклуса рада и излазног напона ДЦ у овом кругу, што омогућава да ПВМ сигнал представља аналогне податке.

Следеће питање: # 1: зашто је важно да круг који генерише ПВМ сигнал интегратора може бити у стању да истовремено извори и потоне?

Питање за праћење # 2: шта би требало учинити како би се смањио напон валовања на излазу интегратора?

Напомене:

Иако студентима не би било тешко да разумеју однос између дужности циклуса и излазног напона из ДЦ, примена овог односа на комуникацију са подацима може бити тешка за неке студенте да схвате, посебно сами. Даље елаборирање са ваше стране може бити потребно.

Одличан примјер овог принципа је генерисање аналогног напона помоћу 1-битног дигиталног склопа. Ова техника је корисна у системима микроконтролера где излазни портови могу бити оскудни, под условом да напонски валови (или спори одговор) нису проблем.

Питање 2

Објасните шта је сврха дигитално-аналогног претварача или ДАЦ круга у своје речи.

Открити одговор Сакриј одговор

Најосновнија дефиниција за овај уређај би требала бити очигледна: коло које узима дигитални улаз и ствара аналогни излаз. Међутим, оно што тражим је нешто мање очигледно. По сопственим речима, објасните шта значи да коло има "дигитални улаз" и "аналогни излаз". Можете дати пример таквог круга ако вам је лакше одговорити на питање у контексту.

Напомене:

Извори информисања чине ваши студенти могу истражити. Обавезно их замолите да одговоре конкретно, објашњавајући шта значи да коло има "дигитални улаз" и "аналогни излаз".

Питање 3

Објасните како ово коло дигитално-аналогног претварача (ДАЦ) треба да функционише:

Открити одговор Сакриј одговор

Дозволићу вам да сазнате рад ове кола сами!

Напомене:

Ово питање је добар преглед теорије оп-амп, посебно за студенте који можда нису проучавали оперативна појачала у неко вријеме.

Питање 4

Тип мрежа отпорника познат као лествичак Р-2Р често се користи у дигитално-аналогним конверзијским круговима:

Када су сви прекидачи на Р-2Р мердевинама у положају "земља", мрежа има врло занимљиву својину без обзира на величину. Анализирајте еквивалентну резистенцију Тхевенина (као што се види из излазног терминала) следећих Р-2Р лествичастих мрежа, а затим коментирајте резултате које добијете:

Открити одговор Сакриј одговор

Да ли сте искрено мислили да ћу радити све радове за вас и само вам дати одговор "напомене скривене"> Напомене:

Одговор није тешко добити ако користите сваки еквивалент отпорности Тхевенина за модел левог дела сваке узастопне Р-2Р лествичасте мреже јер постају сложенији! Студенти који не узимају овај корак на решавању проблема осуђени су на извођење пуно серијално-паралелних прорачуна!

Питање 5

Када је активиран само најзначајнији бит (МСБ) мрежне резистентне мреже Р-2Р (сви остали неактивни, њихови прекидачи повезују на земљу), излазни напон ће бити исти, без обзира колико бита има мрежа:

Објасните зашто ова величина излазног напона стоји независно од броја битова (секција) у мрежној мрежи Р-2Р.

Открити одговор Сакриј одговор

В оут = В реф


2

Напомене:

Кључ за разумевање одговора је да примијените Тхевенинов теорем на "неактивне" дијелове мреже. Овде, јединствена својина константне излазне импедансе за Р-2Р мрежу даје корисну особину када се примјењује на ДАЦ-везу.

Питање 6

Тхевенинов теорем је моћан алат за анализу Р-2Р лествичастих мрежа. Узмите на пример ову четвероструку мрежу у којој је активиран следећи најзначајнији "бит", док су сви остали "бити" неактивни (пребачени на земљу):

Ако Тхевенисе све одсеке лево од активираног одељка, замењујући га са једним отпором на земљу, видимо да је мрежа постала далеко једноставнија:

Објасните како можемо поново примијенити Тхевенинову теорему у осенчени дио овог сљедећег склопа (поједностављено из претходног кола приказаног горе) како би га поједноставили још више, добивши коначни резултат за В излаз :

Открити одговор Сакриј одговор

Када дођете до ове тачке, решење за В у смислу В реф је тривијално:

Напомене:

Студенти можда не схватају да је важно да итеративно примјењује Тхевенинову теорему на рјешавање проблема са коленом. Можете, а ово је добар пример како (и зашто!) То треба учинити.

Питање 7

Одредите излазни напон следећом Р-2Р лествичастом мрежом с обзиром на стање прекидача приказано у табели:


СВ 0СВ 1СВ 2СВ 3В оут


ГроундГроундГроундВ реф


ГроундГроундВ рефГроунд


ГроундВ рефГроундГроунд


В рефГроундГроундГроунд


ГроундГроундГроундГроунд


Открити одговор Сакриј одговор


СВ 0СВ 1СВ 2СВ 3В оут


ГроундГроундГроундВ реф8 волти


ГроундГроундВ рефГроунд4 волти


ГроундВ рефГроундГроунд2 волти


В рефГроундГроундГроунд1 волт


ГроундГроундГроундГроунд0 волти


Следеће питање: чињеница да је мрежа отпорника Р-2Р инхерентно линеарна, можемо лако применити теорем суперпосиције да сазнамо шта се дешава када се више позиција помера у В реф позицију. Објасните како ћете примијенити Суперпоситион за одређивање свих излазних напона за све могуће комбинације положаја прекидача.

Напомене:

Као што видите, вредност референтног напона од 16 волти није изабрана случајно! Желела сам да ученици виде узорак између једног затварача прекидача и бинарних места-тегова за четворо-битни број. Стварне електричне анализе за сваки услов најбоље се убрзавају применом Тхевенинове теореме која се понавља на колу, кондензира секције на појединачне отпорности и изворе напона све док се на излазном терминалу не добије једноставно разводно напајање.

Следеће питање је веома важно. Обавезно питајте своје ученике о томе, јер држи кључ да схватите све вриједности излазног напона за све бинарне улазне могућности.

Питање 8

Објасните зашто ДАЦ кругови базирани на лествичастим мрежама Р-2Р су популарнији од мрежа отпорних на бинарне ваге. Или ће добро функционисати ако је правилно дизајниран и изграђен, па зашто би један дизајн био шире направљен "# 8"> Ревеал ансвер Хиде ансвер

Одговор на ово питање има везе са приоритетима пословања и производње. Само зато што два дизајна једнако добро раде у теорији, не значи да су једнако лако масовним производима!

Напомене:

Важно је да ваши ученици схвате основне принципе и праксе пословања, јер је то арена која ће њихове техничке вјештине највероватније пронаћи изазов и вриједности. Ово питање је начин да ваши ученици размишљају о стварним, практичним питањима производње који превазилазе основне принципе електричне теорије.

Питање 9

Објасните шта је дигитални потенциометар и дајте један пример дигиталног потенциометра у облику интегрисаних кола (ИЦ).

Открити одговор Сакриј одговор

Аналог Девицес производи дигитални потенциометар са 64 положаја под бројем дела АД5227, на пример. То уопште није једини дигитални потенциометар у производњи!

Следеће питање: да ли бисте класификовали дигитални потенциометар као АДЦ (аналогно-дигитални претварач) или као ДАЦ (дигитално-аналогни претварач)?

Напомене:

Ретко је дигитални потенциометар поменут у уводничким уџбеницима као дигитално-аналогни претварач, али то је!

Питање 10

Шта се подразумева резолуцијом ријечи у односу на АДЦ или ДАЦ? Зашто је резолуција важна за нас, и како се може израчунати за било који одређени круг знајући број бинарних битова?

Открити одговор Сакриј одговор

Решење дигитално-аналогног претварача (ДАЦ) или аналогно-дигиталног претварача (АДЦ) је мера како се фино његов излаз може мењати између дискретних, бинарних корака. На пример, 8-битни ДАЦ са опсегом излазног напона од 0 до 10 волти имаће резолуцију од 39, 22 мВ.

Напомене:

Имајте на уму да нисам наговештавао како да израчунате резолуцију ДАЦ-а или АДЦ-а, само сам одговорио на одређени пример. Циљ овде је да ученици индукује "радити уназад" из мог примјера на општу математичку изјаву о резолуцији.

Постоје два различита начина за израчунавање резолуције, у зависности од стварног опсега конвертера. За одговор дат, претпоставио сам да је дигитална вредност 0к00 = 0.00 волти ДЦ и да је дигитална вредност 0кФФ = 10.00 волти ДЦ. Ако је студент израчунао резолуцију за круг где је 0кФФ генерисао излазни напон који је само срамежљив од 10.00 волти ДЦ (нпр. Р-2Р лествичаста мрежа где је В реф = 10 волти ДЦ, а пуни бинарни улаз ствара излазни напон само један корак мањи од В реф ), тачан одговор за резолуцију био би 39, 06 мВ.

Можда желите да представите практичне примјере резолуције као разлику између дигиталног дигиталног мултимера и лабораторијског дигиталног мултиметра. Број цифара на дисплеју је сигуран показатељ значајне разлике у АДЦ резолуцији.

Питање 11

Овај дигитално-аналогни претварач (ДАЦ) узима четворо-битни бинарни улаз (улазни терминали А до Д) и претвара га на аналогни напон (В излаз ). Предвидите како ће утицати на рад овог кола као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

Билатерални прекидач У 1 није отворен:
Зенер диода није успјела:
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 1 :
Отпорник Р 6 отказује:
Открити одговор Сакриј одговор

Билатерални прекидач У 1 се не отвара: В је исти за све уносне улазне услове, као што је за следеће најмање стање са уносом унетог броја (нпр. Улазна вриједност 5 даје исти излаз као и улазна вриједност 4).
Зенер диода није успела: В излаз је скоро нула волта за било који улазни услов.
Мост са сољем (кратки) паст отпорник Р 1 : В излазни сатурасти позитивни за било који необрађени улазни услов.
Отпорник Р 6 отказује : В изузетно засићен.

Следеће питање: # Да ли је стрелица која приказује струју зенер диоде у правцу протока електронског или конвенционалног тока "белешке скривене"> Напомене:

Питања као што је ово помажу ученицима да искористе своје вештине решавања проблема тако што их приморавају да размишљају о последицама сваке могућности. Ово је суштински корак у рјешавању проблема, а захтијева чврсто разумијевање функције кола.

Питање 12

Следеће коло генерише аналогни излазни напон пропорционалан вриједности бинарног улаза, користећи пулзно-ширну модулацију (ПВМ) као привремени формат. Осмогодишњи бинарни бројач ( ЦТР ) се континуирано рачуна у смјеру уп, док 8-битни компаратор величине ( ЦМП ) проверава када се 8-битна бинарна улазна вриједност подудара с излазном вриједношћу бројача. АНД гате и инвертор једноставно спречавају истовремено постављање и затварање СР браве (када су А и Б максимални, и са хексадецималном вриједношћу од $ ФФ), што би довело до тога да је излаз "неважећи" када С и Р су били активни и непредвидљиви када су и С и Р улази враћени у своје неактивне тачке:

Објасните како ово коло функционише, користећи дијаграме времена ако је потребно да бисте показали ПВМ сигнал на (К) за различите улазне вриједности.

Открити одговор Сакриј одговор

Овде је дијаграм тајминга који вам помаже да започнете комплетан одговор:

Оставићу вам то да објасните однос између улазне вредности (А), радног циклуса ПВМ и аналогног излазног напона.

Напомене:

Ово коло пружа студенте занимљиву вјежбу у анализи времена, као и једноставно средство претварања великих бинарних вриједности у аналогне излазне напоне, без кориштења великих отпорних мрежа.

Питање 13

Ово је дигитално постављен круг регулатора брзине мотора, користећи ПВМ за модулацију снаге мотора. Предвидите како ће утицати на рад овог кола као резултат следећих грешака. Разматрајте сваку грешку независно (тј. Један по један, без вишеструких грешака):

ДАЦ излаз не успије низак (излаз = 0 волти ДЦ):
ДАЦ излаз не успије висок (излаз = + В):
ИГБТ К 1 не отвара (колектор за емитер):
Мост са солдером (кратак) између МСБ улаза на У 1 и тла:
Открити одговор Сакриј одговор

ДАЦ излаз не успије низак (излаз = 0 волти ДЦ): Мотор се неће покренути.
Излаз ДАЦ-а не успије висок (излаз = + В): Мотор ради пуну брзину све време.
ИГБТ К 1 не отвори (колектор до емитера): Мотор не ради.
Мост за лемљење (кратак) између МСБ улаза на У1 и тла: брзине од 0 до 127 раде нормално, али брзине 128 до 255 само дуплирају брзине од 0 до 127, респективно.

Напомене:

Питања као што је ово помажу ученицима да искористе своје вештине решавања проблема тако што их приморавају да размишљају о последицама сваке могућности. Ово је суштински корак у рјешавању проблема, а захтијева чврсто разумијевање функције кола.

  • ← Претходни радни лист

  • Индек листова

  • Следећи радни лист →