Контрольное задание № 24

Разработать прецизионный генератор ступенчато нарастающего напряжения для получения семейства статических характеристик полупроводниковых приборов. Генератор должен иметь возможность регулировки высоты ступенек. Максимальное значение выходного напряжения ; погрешность установки амплитуды каждой ступеньки U_вых не хуже 0,1%. Длительность ступенек должна быть равна 0,125 мс. Погрешность задания длительности ступенек не должна превышать 0,1% от номинального значения. Временной интервал между ступенчато нарастающими импульсами не должен превышать 0,10 мс, а длительность фронтов ступенек не должна превышать 5,0 мкс.

Выполните следующие задания и ответьте на следующие вопросы, связанные с решением контрольного задания:

24.1. Дайте определение цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Почему ЦАП считается одним из самых точных элементов цифровой техники?

24.2. Приведите типовую схему генератора прямоугольных импульсов на цифровых микросхемах. Каким образом можно добиться высокой (не хуже
10^-5 %) стабильности частоты следования импульсов такого генератора?

24.3. Какие элементы цифровой техники можно использовать в качестве делителей частоты?

24.4. Приведите схему простейшего преобразователя числа импульсов в код на основе двоичного или двоично-десятичного счетчика импульсов. Чем ограничивается верхняя частота преобразования такого преобразователя?

24.5. Приведите схему простейшего однополярного источника опорного напряжения на основе стабилитрона и операционного усилителя (ОУ). Назовите серии стабилитронов с минимальными температурными коэффициентами напряжения стабилизации и поясните способ получения таких низких коэффициентов. Какое значение тока через стабилитрон считается оптимальным с точки зрения температурной стабильности?

24.6. Какой ОУ целесообразнее всего использовать в схеме опорного напряжения по п.21.5. и почему? Каким образом в этой схеме можно точно установить выходное напряжение, равное 10,24 В?

24.7. Дайте определение аналогового компаратора (порогового устройства). Какие компараторы имеют уровни выходных напряжений, соответствующие ТТЛ, КМОП - логике? Чем определяется скорость переключения (переброса) компаратора?

24.8. Что такое шкала ЦАП? Как связаны в ней между собой значение опорного напряжения, число разрядов преобразования и значение минимального выходного напряжения ЦАП, отличного от нуля?

24.9. Какое количество разрядов преобразования должен иметь ЦАП, чтобы обеспечить погрешность не более 0,1% с учетом погрешности дискретности (дифференциальная нелинейность младшего значащего разряда)?

24.10. Подберите по справочнику ЦАП, необходимый для выполнения контрольного задания.

24.11. Какой ОУ целесообразнее всего использовать в качестве суммирующего на выходе ЦАП в данном случае и почему?

24.12. Приведите типовую схему включения выбранного ЦАП с соответствующим ОУ.

24.13. Приведите блок-схему генератора ступенчато нарастающего напряжения на основе генератора прямоугольных импульсов, счетчика ЦАП, компаратора и источника опорного напряжения.

24.14. Используя справочную литературу нарисуйте схему необходимого генератора.

24.15. Нарисуйте основные временные диаграммы работы устройства.

24.16. Какие из элементов разработанной вами схемы генератора ступенчато нарастающего напряжения ограничивают высшую рабочую частоту (в принципе) и почему?

24.17. Каким образом можно изменять высоту ступенек выходного напряжения устройства?