Du har följande material: 1 Kopplingsdäck 2 LM339 4 komparatorer i vardera kapsel. ( ELFA art.nr datablad finns )

Relevanta dokument
Analog till Digitalomvandling

Analog till Digitalomvandling

Ett urval D/A- och A/D-omvandlare

Elektroteknikens grunder Laboration 3. OP-förstärkare

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 11 januari 2013

Instruktion elektronikkrets till vindkraftverk

Övningsuppgifter i Elektronik

Laboration 1: Styrning av lysdioder med en spänning

Undersökning av logiknivåer (V I

Elektronik grundkurs Laboration 6: Logikkretsar

Systemkonstruktion LABORATION LOGIK

Digital elektronik CL0090

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

OP-förstärkaren, INV, ICKE INV Komparator och Schmitt-trigger

OLOP II Obligatorisk LAB operationsförstärkare Analog elektronik 2

Elektronik och Microbit

Experiment med schmittrigger

Laborationsrapport. Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002. Lab nr 3. Laborationens namn Halvledarkomponenter. Kommentarer. Namn. Utförd den.

Laborationshandledning

Laboration D181. ELEKTRONIK Digitalteknik. Kombinatoriska kretsar, HCMOS v 2.1

AD-DA-omvandlare. Mätteknik. Ville Jalkanen. 1

För att skydda ett spänningsaggregat mot överbelastning kan man förse det med ett kortslutningsskydd som begränsar strömmen ut från aggregatet.

Konstruktion av volt- och amperemeter med DMMM

Hambley avsnitt 12.7 (7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar) sann 1 falsk 0

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

5:2 Digitalteknik Boolesk algebra. Inledning OCH-funktionen

Laboration II Elektronik

A/D- och D/A- omvandlare

D/A- och A/D-omvandlarmodul MOD687-31

Föreläsning 4/11. Lite om logiska operationer. Hambley avsnitt 12.7, 14.1 (7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Batteri. Lampa. Strömbrytare. Tungelement. Motstånd. Potentiometer. Fotomotstånd. Kondensator. Lysdiod. Transistor. Motor. Mikrofon.

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Beskrivning elektronikkrets NOT vatten

2. Strömförstärkare: Både insignal och utsignal är strömmar. Förstärkarens inresistans

DIGITALTEKNIK. Laboration D173. Grundläggande digital logik

Digital elektronik. I Båda fallen gäller förstås att tidsförloppet måste bevaras.

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

Grindar och transistorer

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 5 april 2013

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Mätningar på transistorkopplingar

Laborationshandledning för mätteknik

nmosfet och analoga kretsar

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Ville Jalkanen mfl Laboration Tema OP. Analog elektronik för Elkraft 7.

1.2 Två resistorer är märkta 220 ohm 0,5 W respektive 330 ohm 0,25 W. vilken är den största spänning som kan anslutas till:

(c) Summatorn. och utspänningen blir då v ut = i in R f. Med strömmen insatt blir utspänningen v ut = R f ( v 1. + v 2. ) eller omskrivet v ut = ( R f

HÄLLEBERGSSKOLAN. Ur kursplanen för området elektronik i ämnet teknik:

Laboration 2: Likström samt upp och urladdningsförlopp

Signalbehandling, förstärkare och filter F9, MF1016

Digital elektronik CL0090

5 OP-förstärkare och filter

Lösningförslag till Exempel på tentamensfrågor Digitalteknik I.

Digital elektronik CL0090

FÖRELÄSNING 3. Förstärkaren. Arbetspunkten. Olika lastresistanser. Småsignalsschemat. Föreläsning 3

Utökning av mätområdet på ett mätinstrument med LED

Emtithal Majeed, Örbyhus skola, Örbyhus

Laborationskort - ML4

Laboration i digitalteknik Introduktion till digitalteknik

Operationsförstärkare (OP-förstärkare) Kapitel , 8.5 (översiktligt), 15.5 (t.o.m. "The Schmitt Trigger )

Laboration 5. Temperaturmätning med analog givare. Tekniska gränssnitt 7,5 p. Förutsättningar: Uppgift: Temperatur:+22 C

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Grundläggande A/D- och D/A-omvandling. 1 Inledning. 2 Digital/analog(D/A)-omvandling

Digitala kretsars dynamiska egenskaper

Mät elektrisk ström med en multimeter

Figur 1 Konstant ström genom givaren R t.

Prova på. Brun Svart Orange/ Brun Svart Svart Röd Röd Röd Orange/ Röd Röd Svart Röd

Laborationshandledning för mätteknik

LABORATIONSINSTRUKTION. Mätning på dioder och transistorer

TSTE20 Elektronik Lab5 : Enkla förstärkarsteg

Elektro och Informationsteknik LTH. Laboration 5 Operationsförstärkaren. Elektronik för D ETIA01

Krets- och mätteknik, fk

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Operationsförstärkarens grundkopplingar.

ETE115 Ellära och elektronik, vt 2013 Laboration 1

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 4 Operationsförstärkare

Laboration 6. A/D- och D/A-omvandling. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Elektro och Informationsteknik LTH. Laboration 6 A/D- och D/A-omvandling. Elektronik för D ETIA01

DIGITALTEKNIK I. Laboration DE1. Kombinatoriska nät och kretsar

Tentamen i Elektronik - ETIA01

Halvledare. Transistorer, Förstärkare

DIGITALTEKNIK. Laboration D172

Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod?

TSTE20 Elektronik 01/31/ :24. Nodanalys metod. Nodanalys, exempel. Dagens föreläsning. 0. Förenkla schemat 1. Eliminera ensamma spänningskällor

- Digitala ingångar och framförallt utgångar o elektrisk modell

Laboration D159. Sekvensnät beskrivna med VHDL och realiserade med PLD. Namn: Datum: Epostadr: Kurs:

Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2

Digitalteknik: CoolRunner-II CPLD Starter Kit Med kommentarer för kursen ht 2012

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må , Kent Palmkvist To ,

Tentamen i Elektronik fk 5hp

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Introduktion till syntesverktyget Altera Max+PlusII

Föreläsning 9 Transistorn och OP-förstärkaren

ETE115 Ellära och elektronik, vt 2015 Laboration 1

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 1 Transistorn del 1

Struktur: Elektroteknik A. Digitalteknik 3p, vt 01. F1: Introduktion. Motivation och målsättning för kurserna i digital elektronik

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Vad är en UART? Universal Asynchronous Receiver Transmitter parallella seriella parallell åttabitars signal mest signifikant bit

Blinkande LED med 555:an, två typkopplingar.

A/D D/A omvandling. Lars Wallman. Lunds Universitet / LTH / Institutionen för Mätteknik och Industriell Elektroteknik

Transkript:

Projektuppgift Digital elektronik CEL08 Syfte: Det här lilla projektet har som syfte att visa hur man kan konverterar en analog signal till en digital. Här visas endast en metod, flash-omvandlare. Uppgift: Du skall bygga en 3-bit A/D-omvandlare och presentera det digitala resultatet på en av 7-segmets displayerna DE2 kortet. Resultatet presenteras i samband med laboration 7. VHDL-koden skall lämnas in, med kommentarer. Det finns många begrepp som rör A/D-omvandling. Ett av begreppen är LSB. Tag reda på vad det innebär och hur det används i det här sammanhanget. Du har följande material: Kopplingsdäck 2 LM339 4 komparatorer i vardera kapsel. ( ELFA art.nr. 73-05-00 datablad finns ) Motståndsnät Typ 898-3-0k I en DIL-kapsel finns 8 st individuella resistanser vardera på 0 kω. (ELFA art.nr 60-329-73 datablad finns) Motståndsnät Typ 898-3-k I en DIL-kapsel finns 8 st individuella resistanser vardera på kω. (ELFA art.nr 60-327-34 datablad finns) Trimpotentiometer 0 kω. 8 Röda lysdioder. 4 pin kontakt för att kunna koppla mellan utvecklingskortet och DE2- kortet. Avbitartång och massor med kopplingstråd. Några Resistanser på 0 kω. Digital elektronik CEL08 Projekt /9

Bilden visar projektbordet med komponenter. Från vänster till höger är det: Trimpotentiometer, Resistansnät 0 kω, 2 st LM339 komparatorkretsar, kontakt till DE2, resistansnät kω samt längst ner 8 st lysdioder med katoderna kopplade till GND. Matningsspänning hämtas via kontakten till DE2. Lysdioderna används bara till att kontrollera funktionen. Informationen skall sedan presenteras på en sju-segment-display på DE2-kortet. Information om sju-segment-display finns på kurshemsidan, DE2UserManual.pdf. Flash-ad omvandlare. Så här fungerar den för två bitar. Principen är att man jämför en okänd spänning med en referensspänning. Om den okända spänningen är större än referensspänningen sätter man en etta i annat fall sätter man en nolla För att få ett antal referensspänningar använder man ett resistansnät ( motståndsnät). Nedan ser Du symbolen för en komparator ( samma som för en operationsförstärkare ) Det finns två ingångar, betecknade med respektive. Om spänningen på plusingången är större än spänningen på minusingången för man ut en etta. I annat fall får man ut en nolla. Etta är detsamma som matningsspänningen. Nolla är noll volt. Samma spänning på båda ingångarna är ej möjligt att få. Utgången är antingen ett eller noll. Digital elektronik CEL08 Projekt 2/9

Komparatorn är en aktiv komponent, det betyder att man måste ha en drivspänning. Här skall vi använda den spänning som DE2-kortet ger, dvs. 5 V. Här visas principen för en 2-bit omvandlare. Referensspänning Analog inspänning R3 R2 a2 A2 Avkodare D a A Beskrivs nedan R R0 a0 D0 Resistanserna R0, R, R2 och R3 är lika stora i det här fallet. Antag att referensspänningen är 5.00 V. Punkterna a0, a och a2 får då spänningarna.25 V 2.50 V respektive 3.75 V. Det här blir jämförelsepunkterna för den analoga inspänningen. Antag att vi har en analog inspänning som ökar linjärt med tiden. 5.00 V 3.75 V 2.50 V Analog inspänning.25 V A2 t 0 A 0 0 D 0 0 D0 0 0 Digital elektronik CEL08 Projekt 3/9

Diagrammen visar hur komparatorernas utgångar ändras då den analoga insignalen ändras. Denna information skall översättas till ett binärt tal, avkodning. Längst ner visar hur man kan ange de fyra tillstånd som AD-omvandlaren kan ge. I tabellform: A2 A D D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x x Kan ej inträffa 0 0 0 0 x x Kan ej inträffa 0 x x Kan ej inträffa 0 x x Kan ej inträffa Två karnaughdiagram A A2 0 0 x x x x Ger D = A A A2 0 0 x x x x Ger D0 = A A2 Exempel på uppkoppling av avkodaren med grindar. ( Gammalt sätt ) A2 A & D D0 Digital elektronik CEL08 Projekt 4/9

För att göra en 2-bit omvandlare fodras 2 2 = 3 komparatorer och 2 2 resistanser. Den allmänna formeln är 2 n komparatorer och 2 n resistanser. Resistansstegen i exemplet har alla resistanser lika. R3 = R2 = R = R0 = 0 kω. Egentligen skall R0 sättas till 5 kω, och R3 till 5 kω. Det betyder att för en allmän resistansstege med resistanserna R så skall R0 ha värdet R/2 och resistansen som ligger mot referensspänningen skall ha värdet 3R/2. Avkodaren blir naturligtvis mer och mer komplicerad ju fler bitar man skall ha. Det är inte meningen att Du skall skriva VHDL-program med logiska kretsar. Använd istället vektorer för in- och utsignaler, stdlogicvector( downto 0). Konstruktionen when.. else fungerar bra i det här sammanhanget. Lysdioden Katod till minus Anod till plus Anod Katod På de lysdioder som vi använder är katoden markerad genom att plasthöljet är avfasat vid katoden. Vy underifrån Katod Anod Dioder leder ström åt ett håll. Från anod till katod. Symbolen för en diod kan ses som en pil. Vanliga halvledardioder får en spänning över sig på c:a 0,6-0,7 volt då ström passerar. Det måste finnas en resistans i serie med lysdioden. Resistansen skall begränsa strömmen. Exempel på koppling för att indikera etta eller nolla. 5 V 0 eller Digital elektronik CEL08 Projekt 5/9

Komparatorn Den komparator som vi skall använda är LM339. Utgången är at typ open collector. Det är en konstruktionsprincip som har orsakat en hel del onödigt arbete. Normalt tänker man sig att en utgång på en logisk krets antingen skall vara noll eller ett. Där ett motsvarar en spänning, exempelvis 5V, och noll är ingen spänning eller 0 volt. Open collector Open collector innebär att utgången är i tillståndet att antingen ge en etta eller att ge en nolla. För att kunna indikera detta måste man ha någon yttre komponent. Först en liten förklaring till namnet. En transistor har tre anslutningar: emitter, collector och bas. collector bas emitter När man använder transistorer i digitala sammanhang, är de antingen bottnade eller strypta. Bottnad betyder att det finns en förbindelse mellan collector och emitter. I princip en sluten kontakt. Strypt innebär att förbindelsen mellan collector och emitter är bruten, en öppen kontakt. Det finns logikkretsar med open collector utgång. Nedan visas en NOR-grind av den typen. En etta ut från den interna OR-grinden ger en basström till transistorn som då bottnas. 74LS02 open collector output Ingångar GND Digital elektronik CEL08 Projekt 6/9

För att läsa av utgången måste man ha en pull-up resistans och en matningsspänning. Matningsspänning 5V Pull-up resistans 74LS02 Ingångar GND Wired OR Komponenter med open-collector-utgång kan bl.a. användas i kopplingar som går under beteckningen wired-or. Wired kan ha olika betydelser, men i det här sammanhanget innebär wired att komponenter är sammankopplade med en ledare. Man kan exempelvis ha ett antal NORgrindar. Utgången på dessa grindar måste vara av typ open collector. Samtliga utgångar kopplas samman med en pull-up resistor. 5 V R A B UT C D Om samtliga ingångar är en logisk nolla så blir utsignalen etta. Om någon ingång blir en etta, så blir utsignalen noll. Digital elektronik CEL08 Projekt 7/9

Komparator med open collector-utgång. Man behöver en pull-up resistans till var och en av komparatorerna. Referensspänning Analog inspänning R3 a2 5 V R A2 R2 a 5 V R A R R0 a0 5 V R Insignal Vi skaffar en analog insignal med hjälp av en trimpotentiometer. Anslutningarna och 3 kopplas till jord resp. matningsspänning 5V. Mittuttaget 2 får då en spänning 0 U 5 V. Insignalen kan också komma från någon sensor. När allt fungerar kan Du prova följande koppling: R = 0 kω 2 3 R = 0 kω 5 V 2 3 GND Digital elektronik CEL08 Projekt 8/9

Den variabla resistansen är exempelvis en PTC- resistans. Resistansen ökar med temperaturen. Alternativt en NTC-resistans, resistansen avtar med temperaturen. Ytterligare ett alternativt är en LDR-resistans för ljusmätning. LDR =Light Dependent Resistor. I det här fallet minskar resistansen då ljusflödet ökar. Den analoga signalen tas ut vid anslutning 2. Trimpotentiometern används nu för att få signalen inom lämpliga gränser. Digital elektronik CEL08 Projekt 9/9