1. CEL ĆWICZENIA LABORATORIUM Z UKŁADÓW ANALOGOWYCH Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z podstawowymi własnościami oraz sposobem konfigurowania programowalnych układów analogowych na przykładzie układu isppac20. 2. SCHEMAT BLOKOWY UKŁADU POMIAROWEGO Schemat blokowy układu pomiarowego pokazany został na rys. 1. Badanie parametrów i charakterystyk układu realizowane jest z wykorzystaniem generatora dostarczającego sygnałów pomiarowych oraz oscyloskopu, który posiada możliwość pomiaru parametrów przetworzonego sygnału. Zasilacz Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego +5 V PROGRAMOWALNE Generator Układ badany Oscyloskop UKŁADY ANALOGOWE PIOTR KOMUR Przewód programujący (ispdownload Cable) Rys. 1. Schemat blokowy układu pomiarowego Komputer PC PAC-Designer Badany układ połączony jest z komputerem PC za pomocą przewodu ispdownload Cable przeznaczonego do programowania układu isppac20. Układ jest zasilany asymetrycznie napięciem o wartości +5 V. 3. SCHEMAT IDEOWY BADANEGO UKŁADU Wydział Elektroniki WAT Warszawa 2007 Układ badany (rys. 2) posiada dwa wejścia: odwracające IN- BNC i nieodwracające IN+ BNC, poprzez które sygnał sterujący może być podany, za pomocą zworek J1 i J2, do jednego z trzech wejść układu isppac20. Ustawienie zworki J1 lub J2 w położeniu BNC przekazuje str. 2/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
sygnał sterujący z wejścia BNC do wybranego wejścia układu isppac20, natomiast ustawienie tej zworki w położeniu VREFOUT powoduje podłączenie danego wejścia do napięcia odniesienia V ref = +2,5 V. Układ badany posiada 2 asymetryczne wyjścia: odwracające OUT- BNC i nieodwracające OUT+ BNC, do których poprzez zworki J3 i J4 podawany jest sygnał z wyjść OUT1 lub OUT2 układu isppac20. Sygnał na wyjściach OUT- BNC i OUT+ BNC zawiera składową stałą o wartości V REF = +2,5 V, której wartość może być zmieniana programowo. W tabeli 1 zestawione zostało przeznaczenie pozostałych wejść/wyjść układu isppac20. Tab. 1. Przeznaczenie wejść i wyjść układu isppac20 Wejście/wyjście MSEL PC ENSPI CMVIN CPIN-, CPIN+ CP1OUT, CP2OUT DACMODE DAC Inputs DACOUT-, DACOUT+ TDO, TDI, TMS, TCK Przeznaczenie Wybór multipleksowanego wejścia (a lub b) wzmacniacza IA1 Odwracanie fazy sygnału wejściowego wzmacniacza IA4 Uaktywnienie wejść interfejsu SPI Wejście do zmiany wyjściowego napięcia wspólnego Wejście odwracające i nieodwracające komparatorów Wyjście komparatora CP1 i CP2 Tryb logiczny wejść przetwornika cyfrowo-analogowego Wejścia 8-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego Wejście odwracające i nieodwracające przetwornika cyfrowoanalogowego Wejścia programujące interfejsu JTAG Programowanie układu isppac20 odbywa się za pomocą przewodu programującego ispdownload Cable podłączonego pomiędzy złącze J5 układu badanego, a złącze drukarkowe Centronics komputera. Układ zasilany jest napięciem +5 V podawanym do gniazda VS. Rys. 2. Schemat ideowy badanego układu UWAGA! Przy sterowaniu asymetrycznym jedno z wejść układu isppac20: odwracające bądź nieodwracające musi być podłączone do napięcia odniesienia V ref. Przykładowo, jeśli chcemy podać sygnał sterujący do wejścia nieodwracającego IN3+, to zworkę J1 należy ustawić w położeniu IN3+ BNC, a zworkę J2 w położeniu IN3- VREFOUT. str. 3/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 4/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
4. WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI BADANEGO UKŁADU Programowalnym układem analogowym można nazwać układ elektroniczny służący do przetwarzania sygnałów analogowych, którego parametry, struktura i funkcje mogą być programowo zmieniane, a w szczególności programowane w systemie, tzn. bez konieczności wymontowywania układu z działającego systemu. Realizacja takich układów może być dwojaka: jako układów z czasem ciągłym wykorzystujących transkonduktancyjne wzmacniacze programowalne OTA (ang. Operational Transconductance Amplifier), jako układów z czasem dyskretnym wykorzystujących struktury z przełączanymi pojemnościami SC (ang. Switched Capacitor). W niniejszym ćwiczeniu laboratoryjnym badany będzie układ isppac20 firmy Lattice zrealizowany w technologii wzmacniaczy transkonduktancyjnych. 4.1. Ogólna charakterystyka układu isppac20 Rodzina programowalnych układów analogowych firmy Lattice obejmuje 5 układów: isppac10, isppac20, isppac30, isppac80 i isppac81. Ogólne możliwości aplikacyjne układu isppac20 badanego w niniejszym ćwiczeniu laboratoryjnym są następujące: wstępne przetwarzanie sygnałów dla torów cyfrowych, układy kondycjonujące dla przetworników pomiarowych, układy wzmacniające o regulowanym wzmocnieniu i paśmie przenoszenia, układy sumujące i amplifiltry I i II rzędu, układy nieliniowego przetwarzania sygnałów, systemy akwizycji danych. W tabeli 2 pokazane zostały podstawowe parametry tego układu. Parametr Tab. 2. Podstawowe parametry układu isppac20 Wzmocnienie napięciowe Rozdzielczość regulacji wzmocnienia Pasmo Zakres napięcia wejściowego Zakres napięcia wyjściowego Rezystancja wejściowa Wejściowy prąd polaryzujący CMRR SNR THD SR Pobór prądu Wartość 0 do 40 db 1 V/V 550 khz (G=1V/V) 330 KHZ (G=100V/V) 1 do 4 V 0,1 do 4,9 V 10 GΩ 3 pa 69 db 103 db < -74 db (f we = 10 khz) > 5 V/µS < 21 ma Układ isppac20 posiada interfejs JTAG służący do jego przeprogramowywania (konfigurowania) w działającym systemie, co pozwala na zmianę parametrów zaprojektowanego układu bez konieczności jego demontażu. Konfiguracja zapamiętywana jest w pamięci EEPROM, której żywotność wynosi ok. 10 000 cykli przeprogramowań. str. 5/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 6/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
4.2. Budowa i działanie układu isppac20 Na rys. 3 pokazany został schemat funkcjonalny układu isppac20. Rys. 4. Struktura bloku filtrująco-sumującego (PACblock) Rys. 3. Schemat funkcjonalny układu isppac20 Podstawowymi elementami tego układu są dwa programowalne, filtrująco-sumujące bloki analogowe PACbloks1 i PACbloks2, z których każdy stanowi zbiór wzmacniaczy operacyjnych, rezystorów i kondensatorów wykonanych w technologii CMOS. Bez konieczności stosowania elementów zewnętrznych z łatwością można realizować podstawowe funkcje analogowe takie, jak sumowanie, odejmowanie, wzmacnianie, tłumienie, całkowanie i filtrowanie. Każdy blok filtrująco-sumujący (PACblock) zawiera (rys. 4): dwa transkonduktancyjne wzmacniacze pomiarowe IA (ang. Instrumentation Amplifier), wzmacniacz wyjściowy OA (ang. Output Amplifier), macierz kondensatorów, element sprzężenia stałoprądowego IAF. Regulowane wzmocnienie wzmacniaczy IA w zakresie od ±1 do ±10 razy pozwala uzyskać całkowite wzmocnienie każdego bloku PAC w granicach od 0 do 26 db. Skomplikowane funkcje przetwarzania sygnałów analogowych mogą być osiągnięte poprzez odpowiednią wzajemną konfigurację bloków PAC. Bloki te mają w pełni symetryczną (różnicową) architekturę zarówno od strony wejścia, jak i wyjścia układu. Polaryzacja wejść jest ustalana programowo bez wpływu na impedancję wejściową i zakres dynamiczny. Wzmacniacze IA zapewniają odpowiednie wzmacnianie oraz sumowanie sygnałów wejściowych. Wzmacniacz wyjściowy OA podobny jest do klasycznego wzmacniacza operacyjnego z tym, że posiada w pełni różnicową (symetryczną) architekturę (symetryczne wejście oraz wyjście). Wzmacniacz ten objęty jest pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego, w skład której wchodzi macierz przełączanych kondensatorów oraz komutowana gałąź sprzężenia stałoprądowego IAF. Stopień ten zapewnia realizację operacji całkowania oraz filtrowania. Kondensatory w połączeniu z elementem sprzężenia zwrotnego R F = 250 kω pozwalają uzyskać 128 programowalnych biegunów z zakresu od 10 khz do 100 khz z dokładnością położenia od 1 % do 5 %. Wzmacniacze wejściowe (IA1 i IA2) określane są też mianem wzmacniaczy transkonduktancyjnych OTA (ang. Operational Transconductance Amplifier) z tego względu, że prąd wyjściowy jest proporcjonalny do napięcia wejściowego ze współczynnikiem równym transkonduktancji tych wzmacniaczy (g m1 i g m2 ). Wzmacniacz IA wzmacnia różnicę napięć pomiędzy wejściami + i (każde z nich charakteryzuję się bardzo dużą impedancją wejściową) tłumiąc jednocześnie sygnał wspólny pojawiający się na tych wejściach, często zatem układ o takich własnościach nazywany jest wzmacniaczem pomiarowym (ang. Instrumentation Amplifier). Wartość transkonduktancji g m wzmacniaczy IA1 i IA2 można ustawiać programowo w zakresie od 2 µa/v do 20 µa/v z krokiem 2 µa/v można zatem uzyskać 10 programowalnych wartości. Dodając do tego możliwość zmiany polaryzacji str. 7/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 8/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
uzyskujemy 20 wartości wzmocnienia każdego wzmacniacza. Wzmacniacz wyjściowy (z pętlą sprzężenia zwrotnego w postaci elementu IAF o ustalonej transkonduktancji g m3 = 2 µa/v) pełni rolę konwertera prąd-napięcie o współczynniku konwersji R F = 1/g m3 = 500 kω, dzięki czemu cały tor (blok PAC) stanowi wzmacniacz napięciowy o programowanym wzmocnieniu napięciowym g G u = gm 1RF = g m1 m3 Przykładowo dla g m1 = 4 µa/v wzmocnienie napięciowe bloku PAC wynosi G u = 4 10 6 3 V 500 10 = 2 V Zatem wzmocnienie napięciowe bloku PAC (z wykorzystaniem jednego wzmacniacza IA) może być programowane w zakresie od ± 1 V/V do ± 10 V/V (0...20 db). Łącząc równolegle wzmacniacze IA doprowadzamy do sumowania się ich prądów wyjściowych na wejściu wzmacniacza OA uzyskując tym samym podwojenie wzmocnienia napięciowego zatem każdy blok PAC może dać maksymalne wzmocnienie napięciowe o wartości ± 20 V/V (26 db). Na rys. 5 przedstawiono uproszczony schemat zastępczy bloku PAC w konwencji reprezentowanej w programie PAC-Designer. Wszystkie wejścia i wyjścia są symetryczne (sterowane różnicowo). Wzmocnienie napięciowe bloku PAC przyjmuje wartość reprezentowaną przez współczynnik k wzmacniaczy wejściowych IA. Wartość ujemna tego współczynnika oznacza odwracanie fazy sygnału wyjściowego. Pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego zamyka się poprzez pojemność C F oraz element IAF (rys. 3) oznaczony jako R F, który może włączany bądź rozłączany, dzięki czemu można uzyskać otwartą pętlę sprzężenia zwrotnego dla sygnału stałego DC. Taka konfiguracja toru sprzężenia pozwala realizować zarówno stopnie filtrujące jak i całkujące (integratory). Powyższy blok PAC może działać, jako filtr dolnoprzepustowy. W przypadku, gdy transkonduktancja IA1, IA2 oraz IAF będzie równa g m wówczas napięcie wyjściowe opisane jest funkcją k V + k V 1 IN1 2 IN 2 VOUT = scf 1+ 2g m uzyskujemy zatem filtr dolnoprzepustowy pokazany na rys. 6 Rys. 6. Blok PAC jako filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej 1 f g = CF 2π 2g m 1 = 2πR C F F Dla g m = 2 µs i wartości C F z przedziału 1 pf... 62 pf częstotliwość graniczna zmienia się w zakresie 10 khz f 550 khz g Jeśli wzmocnienie napięciowe bloku PAC będzie maksymalne (10 V/V) wówczas na pasmo układu będzie miał wpływ również stopień wejściowy IA ograniczając je do ok. 330 khz. Rozłączając pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego dla składowej stałej, co sprowadza się do ustawienia wartości transkonduktancji elementu IAF równej g m = 0 (R F = ), otrzymujemy integrator (układ całkujący) pokazany na rys. 7. Rys. 7. Blok PAC jako układ całkujący Rys. 5. Struktura filtrująco-sumującego bloku PAC w konwencji programu PAC-Designer Napięcie wyjściowe tego układu opisane jest następującą funkcją str. 9/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 10/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
k V = + k V 1 IN1 2 IN 2 VOUT scf 2g m W praktyce integrator nie powinien być stosowany jako układ samodzielny, gdyż pracuje on z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego dla składowej stałej, co prowadziłoby do łatwego nasycania się wzmacniacza (jego praca byłaby zatem podobna do pracy komparatora), dlatego powinien on być elementem składowym bardziej złożonego obwodu (układu) objętego w całości stałoprądową pętlą sprzężenia zwrotnego. Układ isppac posiada wewnętrzne, wysokostabilne źródło napięcia odniesienia o wartości 2,5 V (± 5 mv). Napięcie tego źródła jest wyprowadzone na zewnątrz układu na końcówce VREFOUT. Jego wydajności prądowa wynosi IREF OUT = 50 µa, a więc powinno być obciążane rezystancją większą niż 50 kω. Jeżeli zachodzi potrzeba uzyskania większej wydajności prądowej należy zastosować buforowanie tego źródła. Do tego celu może być wykorzystany blok PAC, tak jak to zostało pokazane na rys. 8. Wejścia wzmacniaczy IA pozostawiono niepodłączone, co tak naprawdę oznacza ich wewnętrzne podłączenie do napięcia VREFOUT. Ponieważ wzmacniacz wzmacnia różnicę napiec pomiędzy wejściami IN+ i IN-, która w tym przypadku wynosi zero, stąd napięcie na wyjściu OUT1+ jest równe napięciu na wyjściu OUT1- i równa się napięciu odniesienia +2,5 V. Dopuszczalny maksymalny prąd obciążenia wzmacniacza wyjściowego OA wynosi 10 ma, czyli uzyskujemy źródło napięcia odniesienia o takiej właśnie wydajności. Rys. 8. Blok PAC w roli buforowanego źródła napięcia odniesienia VREFOUT Rys. 9. Zmiana napięcia odniesienia dla wyjścia bloku PAC Operacji tej można dokonać podłączając do wyprowadzenia CMVIN sygnał odniesienia o żądanej wartości, ale zawierającej się w przedziale 1,25 V... 3,25 V. Układ isppac20 działa przy zasilaniu asymetrycznym o wartości +5 V oraz posiada wewnętrzne źródło napięcia odniesienia +2,5 V. Jest ono dostępne na zewnątrz układu na wyprowadzeniu VREFOUT układu scalonego. Napięcie wspólne (odniesienia) dla wyjść OUT1 i OUT2 wynosi +2,5 V niezależnie od wartości wejściowego napięcia wspólnego. Istnieje możliwość zmiany wartości tego napięcia poprzez podanie odpowiedniej wartości do wyprowadzenia CMVIN. Napięcie to musi mieścić się w przedziale 1,25...3,25 V. 5. PAC-DESIGNER NARZĘDZIE WSPOMAGAJĄCE PROJEKTOWANIE Konfiguracja, weryfikacja parametrów oraz symulacja działania układu isppac20 odbywa się z wykorzystaniem programu PAC-Designer pracującego w środowisku Microsoft Windows. Programowanie, weryfikacja i rekonfiguracja układu isppac20 może być realizowana przy pracy układu w systemie, czyli bez wymontowywania układu z płytki obwodu drukowanego. Główne okno programu PAC-Designer zostało pokazane na rys. 10. Wykorzystując interfejs graficzny projektant może dokonywać zmian w konfiguracji układu dokonując odpowiednich połączeń pomiędzy poszczególnymi blokami oraz ustawiając odpowiednie wartości ich parametrów. Wartość wyjściowego napięcia odniesienia (które można też nazwać wyjściowym sygnałem wspólnym) może być inna niż +2,5 V niezależnie od wartości napięcia odniesienia dla wejść bloku PAC (rys. 9) str. 11/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 12/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
Rys. 12. Okno dialogowe wyboru narzędzia wspomagającego tworzenie nowego projektu Po otwarciu nowego projektu można przejść do jego edycji. Odbywa się ona poprzez ustawianie wartości parametrów poszczególnych elementów składowych układu oraz konfigurowanie sieci wewnętrznych połączeń. Wszystkie te operację wykonuje się za pomocą myszy poprzez dwukrotne kliknięcie konfigurowanego elementu lub metodą ciągnij i upuść (przy konfigurowaniu połączeń), albo korzystając z menu Edit Symbol. Rys. 10. Główne okno programu PAC-Designer 5.1. Tworzenie i edycja projektu W celu utworzenia nowego projektu należy wybrać z menu File opcję New, co spowoduje wyświetlenie okna dialogowego New (rys. 11), w którym należy wskazać układ scalony stanowiący bazę nowego projektu. 5.2. Symulacja projektu i programowanie układu Program PAC-Designer posiada wewnętrzny symulator pozwalający na uzyskanie charakterystyk amplitudowych i fazowych badanych układów oraz umożliwiający szybką ocenę poprawności działania układu w danej konfiguracji. Ograniczeniem tego symulatora jest to, że może być on użyty tylko do przeprowadzania symulacji działania wzmacniaczy i amplifiltrów. Symulację projektu uruchamia się z poziomu menu: Tools Run Simulator lub za pomocą przycisku. Przykładowe wyniki działania symulatora zostały pokazane na rys. 13. Rys. 11. Okno dialogowe wybóru układu programowalnego w celu utworzenia nowego projektu Nowy projekt można też utworzyć korzystając z narzędzia Design Utility (menu: Tools Design Utilities) (rys. 12) wspomagającego tworzenie projektu w określonej konfiguracji, np.: isppac20 Gain Configuration Utility pozwala utworzyć wzmacniacz o zadanych parametrach. str. 13/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 14/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
6. OPIS TECHNICZNY POMIARÓW Rys. 13. Okno wewnętrznego symulatora programu PAC-Designer Symulator jest w stanie pokazać cztery charakterystyki częstotliwościowe, a wybór aktualnie wyświetlanej dokonywany jest za pomocą przycisków:,, lub. Ostatnim etapem działania projektanta jest zaprogramowanie układu isppac20, czyli wczytanie gotowego projektu do fizycznego układu. Należy tego dokonać bezpośrednio z poziomu programu PAC-Designer po uprzednim podłączeniu układu isppac20 do komputera z wykorzystaniem przewodu ispdownload Cable, zakończonego z jednej strony złączem JTAG, a z drugiej złączem Centronics (rys. 14). 6.1. Uruchomienie układu Uruchomienie układu pomiarowego należy przeprowadzić zgodnie z poniższą procedurą: 1) Konfiguracja układu isppac20: a. Uruchomić program PAC-Designer i utworzyć nowy projekt (menu: File New... w oknie dialogowym New wybrać układ isppac20: Control Loop and Monitoring). Za pomocą programu PAC-Designer podłączyć wejście a wzmacniacza IA1 do wejścia IN1 i ustawić jego wartość wzmocnienia równą 4; b. Zaprogramować układ isppac20 (menu: Tools Download); c. Wejście nieodwracające IN1+ układu isppac20 połączyć z wejściem IN+ BNC modelu laboratoryjnego (zworka J1), a wejście odwracające IN1- z wyjściem VREFOUT wewnętrznego napięcia odniesienia (zworka J2); d. Wyjście modelu podłączyć do wyjścia OUT1 układu isppac20 (zworka J3 w pozycji OUT1+, a zworka J4 w pozycji OUT1-); 2) Ustawienia generatora i parametry sygnału sterującego: a. Impedancja wyjściowa: wysokoomowa (Utility Output Setup Load High Z); b. Składowa stała (offset): +2,5 V; c. Napięcie wyjściowe: 300 mv (wartość międzyszczytowa); d. Sygnał: sinusoidalny o częstotliwości 1 khz; e. Wyjście generatora podłączyć do wejścia IN+ układu isppac20 oraz wcisnąć przycisk OUTPUT na generatorze; 3) Ustawienia oscyloskopu: a. Sprzężenie sygnału wejściowego: DC; b. Wyjście OUT+ układu podłączyć do wejścia 1 kanału oscyloskopu, a wyjście OUT- do wejścia 2 kanału. Rys. 14. Sposób programowania układu isppac20 z poziomu programu PAC-Designer Polecenie zaprogramowania układu wykonywane jest po naciśnięciu przycisku poprzez menu: Tools Download. lub str. 15/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 16/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
6.2. Zadania Zadanie 1 Korzystając z programu PAC-Designer i wewnętrznego symulatora tego programu (nie programując układu isppac20) określić zakres (minimalną i maksymalną wartość wzmocnienia napięciowego G umin i G umax ) oraz minimalną wartość dyskretyzacji (skokowej zmiany) G umin regulacji wzmocnienia napięciowego układu isppac20. G umin =... V/V (... db), G umax =... V/V (... db), G umin =... V/V Uwaga! Wzmocnienie układu isppac20 dla wyjść asymetrycznych G u0as są 2 razy mniejsze, niż dla wyjść symetrycznych. Zadanie 2 Wykreślić charakterystyki amplitudowe pojedynczego bloku analogowego PACBlock1 dla wyjścia asymetrycznego OUT1+. Określić górną częstotliwość graniczną oraz dokonać porównania z wynikami symulacji uzyskanymi za pomocą programu PAC-Designer. Uwaga! W celu pomiaru wartości skutecznej napięcia za pomocą oscyloskopu włączyć sprzężenie typu AC dla danego kanału pomiarowego. U werms = 50 mv, G u0as = 1 V/V, C F = 1,07 pf f khz U werms = 50 mv, G u0as = 10 V/V, C F = 1,07 pf f khz U wy mv G us /G us0 db Wartość górnej częstotliwości granicznej: a) pomiary f g =... b) symulacja f g =... Zadanie 3 Określić pole wzmocnienia GB pojedynczego bloku PAC oraz całego toru analogowego (dwóch bloków PAC połączonych szeregowo) dla podanych wartości wzmocnienia napięciowego oraz wyjścia asymetrycznego. U we = 100 mv, C F = 1,07 pf Pojedynczy blok PAC (Wyjście OUT1+) Cały tor analogowy (Wyjście OUT2+) G u [V/V] f g [khz] G u [V/V] f g [khz] G u [V/V] f g [khz] G u [V/V] f g [khz] 1 10 1 10 GB GB GB GB U wy mv G us /G us0 db Wartość górnej częstotliwości granicznej: a) pomiary f g =... b) symulacja f g =... Zadanie 4 Skonfigurować układ isppac20 do pracy, jako uniwersalny filtr z wyjściem górnoi dolnoprzepustowym (rys. 16), zgodnie ze schematem funkcjonalnym pokazanym na rys. 15, o częstotliwości granicznej f g = f d = 11 khz (C F = 57,6 pf). Przeanalizować jego działanie zmieniając częstotliwość sygnału sterującego w zakresie od 100 Hz do 1 MHz przy wartości napięcia U werms = 400 mv oraz dokonać obserwacji charakterystyk częstotliwościowych w symulatorze programu PAC-Designer. str. 17/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 18/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
IN2- podłączyć poprzez zworkę J2 do napięcia odniesienia VREFOUT), a obserwacji dokonywać na wyjściu OUT2+ (lub OUT2-). Rys. 15. Rys. 17. Zadanie 6 Rys. 16. Zadanie 5 Skonfigurować układ isppac20 do pracy, jako prostownik dwupołówkowy zgodnie z rys. 17 oraz przeanalizować jego działanie. Dokonać obserwacji napięcia wyjściowego zmieniając częstotliwość sygnału sterującego w zakresie od 1 khz do 500 khz (dla wartości skutecznej napięcia wejściowego U werms = 400 mv). Sygnał sterujący podać na wejście IN2+ (wejście Dołączając do układu z zadania 5 filtr dolnoprzepustowy (zbudowany z wykorzystaniem PACBlock2, dla C F = 61,59 pf) zbudować detektor amplitudy. Zaobserwować wpływ częstotliwości granicznej filtru dolnoprzepustowego na kształt sygnału wyjściowego na wyjściu OUT1+. Obserwacji dokonać dla następujących wartości parametrów sygnału wejściowego: sygnał z modulacją amplitudy AM, częstotliwość fali nośnej f n = 100 khz, napięcie (skuteczne) fali nośnej U n = 400 mv, częstotliwość sygnału modulującego f m = 1 khz, współczynnik głębokości modulacji m = 50%. str. 19/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT str. 20/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT
7. ZAGADNIENIA KONTROLNE 1. Zdefiniować pojęcie i podać sposoby realizacji programowalnych układów analogowych. 2. Omówić podstawowe parametry układu isppac20. 3. Podać przykłady zastosowań układu isppac20. 4. Wyjaśnić pojęcie wzmacniacz OTA. 5. Omówić przeznaczenie poszczególnych wejść i wyjść układu isppac20. 6. Scharakteryzować strukturę wewnętrzną układu isppac20. 7. Omówić strukturę bloku filtrująco-sumacyjnego PACblock. 8. Omówić sposoby regulacji wzmocnienia układu isppac20. 9. Omówić pracę układu isppac20 w roli filtru dolnoprzepustowego podać sposób regulacji górnej częstotliwości granicznej tego filtru. 10. Omówić pracę układu isppac20 w roli filtru górnoprzepustowego. 11. Omówić podstawowe funkcje programu PAC-Designer. str. 21/21 Laboratorium z układów analogowych WEL WAT