Немного информации о модуле ИКМ кодера на EmonaDATEx

Модуль ИКМ кодера использует микросхему ИКМ кодирования и декодирования, называемую кодеком, для преобразования аналогового напряжения (-2V; +2C) в 8-ми битную последовательность двоичных чисел. С 8 битами возможно произвести 256 различных комбинаций чисел между 00000000 и 11111111 включительно. Это значит 256 уровней квантования (один для каждого числа).

Каждое двоичное число передается в форме последовательности блока данных. Первым отправляется самый старший бит (называемый бит-7), бит-6 отправляется следующим и т.д. до младшего разряда (бит-0). Модуль ИКМ кодера формирует на выходе отдельный сигнал цикловой синхронизации (FrameSynchronizationsignal – FS), который выходит в одно время с выходом бит -0. FS сигнал был включен при ИКМ декодировании (лабораторная работа 15) но он также может быть использован при «запуске» осциллографа при просмотре сигнала, который выдает модуль ИКМ кодера.

На рисунке 1 показан пример трех блоков данных на выходе модуля ИКМ кодера (каждый бит показан как 0 и 1, так как возможно любое значение) вместе с их тактовым входом и FS выходом.

Экспериментальная часть

В данной лабораторной работе Вам предстоит использовать модуль ИКМ кодера на плате EmonaDATEx для преобразования в ИКМ: фиксированное постоянное напряжение и беспрерывно изменяющийся сигнал. В процессе, Вам предстоит проверить операции ИКМ кодирования и исследовать вопрос вероятности ошибки.

Выполнение займет около 1 часа.

Порядок выполнения

Часть А – Знакомство с системой ИКМ с использованием статического напряжения постоянного тока

70. Убедитесь в том, что выключатель на задней панели NIELVIS не горит (выключен).

71. Аккуратно вставьте экспериментальный подключаемый модуль EmonaDATEx в учебную платформу NIELVIS.

72. Установите режим контроля (ControlMode) на модуле DATEx (верхний правый угол) на Механический (Manual).

73. Убедитесь, что блок NIDataAcquisition выключен.

74. Подсоедините NIELVIS к NIDataAcquisition (DAQ) и подключите к ПК.

75. Включите выключатель питания на задней панели NIELVIS, затем включите выключатель питания макетной платы (PrototypingBoardPower) на передней панели.

76. Включите ПК и дайте ему загрузиться.

77. После завершения процесса загрузки, включите DAQ и следите за оповещением ПК о том, что ПК его распознал.

78. Запустите программное обеспечение NIELVIS.

79. Запустите DATEx SFP

80. убедитесь в контроле над DATEx, активируя на модуле ИКМ кодела регулятор PDM/TDM.

Примечание: Если вы настроили все правильно, индикатор LED на модуле PCMDecoder на доске DATEx должен включаться и выключаться.

81. Передвиньте переключатель Функционального генератора ControlMode так, чтобы он больше не находился в Ручном положении управления (Manual).

82. Запустите виртуальный функциональный генератор.

83. Нажмите ON/OFF, чтобы включить функциональный генератор.

84. Настройте частоту выходного сигнала ФГ – 10 кГц

85. Минимизируйте функциональный генератор.

86. Найдите модуль ИКМ кодера на плате EmonaDATEx и передвиньте его бегунок Mode в позицию PCM.

87. Соедините, как показано на рисунке 2:

Примечание: черные провода от осциллографа необходимо заземлить, т.е. вставить в ячейки GND.

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 3. Модуль ИКМ кодера синхронизируется выходными данными Функционального Генератора. А на его аналоговом входе – постоянное напряжение 0V.

88. Запустите виртуальный осциллограф.

89. Настройте его следующим образом:

§ Scalecontrol для 2-х каналов – 2V/div

§ Coupling control для 2-хканалов – DC
Trigger Level – 2V

§ Timebase control - 200µs/div

90. Установите Slopecontrol осциллографа в положение “–“.

Таким образом, осциллограф начнет свою развертку по экрану, когда ЧМ сигнал идет сверху вниз, а не снизу вверх. Вы действительно можете заметить разницу между двумя настройками если вы пощелкаете Slopecontrol осциллографа туда и обратно. После выполнения, не забудьте установить Slopecontrol осциллографа в положение “–“.

91. Timebase контроль осциллографа установите в положение 100 µx/div.

Примечание 1:Импульсы сигнала должны быть распределены одинаково, как показано на рисунке 4. Если это не так, настройте выходную частоту Функционального генератора, пока не добьетесь этого.

Примечание 2:Настройка Функционального Генератора таким образом делает каждый бит последовательности данных одной ширины на горизонтальной оси системы координат.

92. Активируйте второй канал осциллографа нажатием ON/ОFF на дисплее управления вторым каналом.

Подсказка: Чтобы ясно видеть две формы сигнала, вам понадобится настроить осциллограф так, чтобы два сигнала не накладывались друг на друга.

93. Зарисуйте две формы сигнала, оставляя место для третьего цифрового сигнала.

94. Соедините вход второго канала осциллографа с выходом ИКМ кодера, как показано на рисунке 5. Не изменяйте положение проводов, показанных пунктирными линиями.

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 6. Второй канал должен теперь показывать 10 бит выходных данных ИКМ кодера. Читая слева на право, первые восемь бит принадлежат к одному циклу, а последние два – к следующему циклу.

95. Зарисуйте форму сигнала на том же графике, что и другие два.

Вопрос 1

На вашем графике укажите начало и конец цикла (см. раздел Краткая теория).

Вопрос 2

Также укажите начало и конец каждого бита.

Вопрос 3

Укажите какой бит является нулевым, а какой седьмым.

Вопрос 4

Какое двоичное число выводит модуль ИКМ кодера?

Вопрос 5

Почему выходным сигналом ИКМ кодера при постоянном напряжении 0V является данный код, а не 00000000?

Часть 2 – ИКМ кодирование при изменении значения постоянного напряжения.

До этого момента вы использовали ИКМ кодер, чтобы преобразовывать фиксированное значение постоянного напряжения (0V). Следующая часть лабораторной работы позволит вам увидеть, что происходит при изменении значений постоянного напряжения.

96. Дезактивируйте второй канал осциллографа.

97. Передвиньте переключатель Функционального генератора ControlMode так, чтобы он больше не находился в Ручном положении управления (Manual).

98. Запустите виртуальный Регулируемый Источник Питания.

99. Настройте значение его выходного напряжения - 0V, нажатием клавиши RESET.

100. Отсоедините заземленные провода.

101. Модифицируйте схему соединения, как показано на рисунке 7:

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 8. Регулируемый Источник Питания используется для того, чтобы вы могли изменять значения постоянного напряжения, поступающего на вход ИКМ кодера. Внешний пусковой вход осциллографа Trigger используется для получения стабильного изображения.

102. TriggerSource осциллографа установите в положение TRIGGER.

103. Scale контроль первого канала осциллографа установите в положение 500 mV/div.

104. Активируйте вход второго канала осциллографа для исследования выходных данных модуля ИКМ кодера, а так же для исследования входного постоянного напряжения.

105. Определите выходную кодовую последовательно модуля ИКМ кодера.

Подсказка: Помните, что первые восемь делений на координатной сетке осциллографа соответствуют одному циклу выходных данных ИКМ кодера.

Примечание: Вы должны заметить, что выходные данные ИКС кодера являются двоичной последовательностью, которая очень близка к коду, который вы определяли ранее, когда вход модуля кодера был заземлен.

106. Увеличьте значение выходного отрицательного напряжения Регулируемого Источника Питания до -0.1V и отметьте, что происходит с бинарной последовательностью выходных данных ИКМ кодера.

Подсказка: Проще всего это сделать, просто набрав требуемое напряжение в соответствующем поле.

Вопрос 6

Что происходит с бинарной последовательностью при увеличении входного отрицательного напряжения?

107. Определите наименьшее отрицательное напряжение, которое сформирует выходную последовательность 00000000 с модуля ИКМ кодера.

108. Занесите данные в таблицу:

Код ИКМ кодера	Входное напряжение

109. Модифицируйте схему соединения, как показано на рисунке 9:

Данное соединение может быть представлено блок-схемой, изображенной на рисунке 10:

110. Увеличьте значение выходного положительного напряжения Регулируемого Источника Питания до +0.1V и отметьте, что происходит с бинарной последовательностью выходных данных ИКМ кодера.

Вопрос 7

Что происходит с бинарной последовательностью при увеличении входного положительного напряжения?

111. Определите наименьшее положительное напряжение, которое сформирует выходную последовательность 11111111 с модуля ИКМ кодера.

112. Занесите данные в таблицу:

Код ИКМ кодера	Входное напряжение

Вопрос 8

Базируясь на информации таблиц 1 и 2, ответьте, каково максимально допустимое значение пик-пик напряжения для переменного сигнала входа INPUT модуля ИКМ кодера?

Вопрос 9

Посчитайте расстояние между уровнями квантования, путем вычитания значений из таблиц 1 и 2 и делением полученного числа на 256 (количество кодов).

Часть 3 – ИКМ кодирование непрерывно изменяющегося напряжения

Теперь давайте посмотрим, что происходит, когда ИКМ кодер используется для преобразования непрерывно изменяющегося напряжения (синусоиды).

113. Отсоедините штекеры от положительного вывода Регулируемого источника питания.

114. Модифицируйте схему соединения, как показано на рисунке 11:

115. Выходную частоту Функционального Генератора настройте как 50кГц.

116. Timebase контроль осциллографа установите в положение 100µs/div, а его Scale контроль - 2V/div.

117. Проследите за выходными данными ИКМ кодера на экране осциллографа.

Примечание: Синусоида будет двигаться медленно, потому что осциллограф управляется выводом FS модуля ИКМ кодера.

Вопрос 10

Почему выходной код модуля ИКМ кодера непрерывно изменяется?

Дата добавления: 2015-06-04