Przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnałów

Podobne dokumenty
Podstawowe funkcje przetwornika C/A

Teoria przetwarzania A/C i C/A.

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

ĆWICZENIE nr 3. Badanie podstawowych parametrów metrologicznych przetworników analogowo-cyfrowych

Pomiary i przyrządy cyfrowe

XXXII Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. XXXII Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej

Architektura przetworników A/C. Adam Drózd

Systemy plezjochroniczne (PDH) synchroniczne (SDH), Transmisja w sieci elektroenergetycznej (PLC Power Line Communication)

KWANTYZACJA. kwantyzacja

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

1.5. Sygnały. Sygnał- jest modelem zmian w czasie pewnej wielkości fizycznej lub stanu obiektu fizycznego

Przetworniki analogowo-cyfrowe - budowa i działanie" anie"

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

PRZETWORNIKI C / A PODSTAWOWE PARAMETRY

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Rys. Podstawowy system przetwarzania cyfrowego sygnałów analogowych

Przetwornik analogowo-cyfrowy

Architektura przetworników A/C

Komputerowe systemy pomiarowe. Podstawowe elementy sprzętowe elektronicznych układów pomiarowych część II

Przetworniki C/A. Ryszard J. Barczyński, 2016 Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Kwantowanie sygnałów analogowych na przykładzie sygnału mowy

Przykładowe zadanie praktyczne

Analiza sygnałów biologicznych

Metody przetwarzania. Dr inż. Janusz MIKOŁAJCZYK

Ćw. 7 Przetworniki A/C i C/A

ćw. Symulacja układów cyfrowych Data wykonania: Data oddania: Program SPICE - Symulacja działania układów liczników 7490 i 7493

Sygnał a informacja. Nośnikiem informacji mogą być: liczby, słowa, dźwięki, obrazy, zapachy, prąd itp. czyli różnorakie sygnały.

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH Laboratorium Podstaw Telekomunikacji WPŁYW SZUMÓW NA TRANSMISJĘ CYFROWĄ

Badanie przetworników AC różnych typów

Komputerowe systemy pomiarowe. Podstawowe elementy sprzętowe elektronicznych układów pomiarowych

O sygnałach cyfrowych

Technika audio część 1

Imię i nazwisko (e mail) Grupa:

Przetworniki A/C i C/A w systemach mikroprocesorowych

Cechy karty dzwiękowej

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 9 1/5 ĆWICZENIE 9. Kwantowanie sygnałów

Przetwarzanie A/C i C/A

Badanie przetworników A/C i C/A

OPBOX ver USB 2.0 Miniaturowy Ultradźwiękowy system akwizycji danych ze

Przetworniki analogowo-cyfrowe (A/C)

Sprawdzian wiadomości z jednostki szkoleniowej M3.JM1.JS3 Użytkowanie kart dźwiękowych, głośników i mikrofonów

Spis treści. 1. Cyfrowy zapis i synteza dźwięku Schemat blokowy i zadania karty dźwiękowej UTK. Karty dźwiękowe. 1

Schemat funkcjonalny układu automatycznej regulacji

FFT i dyskretny splot. Aplikacje w DSP

Przetworniki A/C i C/A w systemach mikroprocesorowych

Przetworniki analogowo - cyfrowe CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Zasada pracy przetwornika A/C

Wykład nr 3 Budowa i działanie komputerowego systemu sterowania

a) dolno przepustowa; b) górno przepustowa; c) pasmowo przepustowa; d) pasmowo - zaporowa.

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

PRZETWORNIKI A/C I C/A.

Przetwornik analogowo-cyfrowy, zbudowany w oparciu o przetwornik cyfrowo-analogowy.

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W TARNOWIE INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM METROLOGII

Przetwarzanie AC i CA

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w urządzeniach EAZ firmy Computers & Control

WOLTOMIERZ CYFROWY. Metoda czasowa prosta. gdzie: stała całkowania integratora. stąd: Ponieważ z. int

WIECZOROWE STUDIA NIESTACJONARNE LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych

Przekształcenia sygnałów losowych w układach

Metody wprowadzania informacji cyfrowej o wyniku pomiaru do komputera

Przetworniki A/C. Ryszard J. Barczyński, Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Programy CAD w praktyce inŝynierskiej

Realizacja regulatora PID w komputerze PC z kartą akwizycji danych. Opracował na podstawie dokumentacji dr inż. Jarosław Tarnawski

Wielkość analogowa w danym przedziale swojej zmienności przyjmuje nieskończoną liczbę wartości.

Liniowe układy scalone. Przetwarzanie A/C i C/A cz. 1

Próbkowanie czyli dyskretyzacja argumentów funkcji x(t)) polega na kolejnym pobieraniu próbek wartości sygnału w pewnych odstępach czasu.

Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI. Katedra Metrologii i Optoelektroniki. Metrologia. Ilustracje do wykładu

Przykładowe rozwiązanie zadania dla zawodu technik telekomunikacji

Akwizycja obrazów. Zagadnienia wstępne

Kompresja danych DKDA (7)

Struktury specjalizowane wykorzystywane w mikrokontrolerach

Przetworniki Analogowo-Cyfrowe i Cyfrowo-Analogowe Laboratorium Techniki Cyfrowej Ernest Jamro, Katedra Elektroniki, AGH, Kraków,

Wykład nr

Ćwiczenie 4: Próbkowanie sygnałów

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

ĆWICZENIE. TEMAT: OBSŁUGA PRZETWORNIKA A/C W ukontrolerze 80C535 KEILuVISON

EFEKTYWNE UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

projekt przetwornika inteligentnego do pomiaru wysokości i prędkości pionowej BSP podczas fazy lądowania;

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Kodowanie informacji. Przygotował: Ryszard Kijanka

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Czujniki i Przetworniki

Konwersja dźwięku analogowego do postaci cyfrowej

Metody numeryczne Technika obliczeniowa i symulacyjna Sem. 2, EiT, 2014/2015

Rys. 1. Sposób podłączenia przetworników z płytką Nexys 4.

Analiza wpływu parametrów systemu pomiarowego na błędy estymacji napięcia w systemach pomiaru napięcia przez pomiar pola elektrycznego

Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Ćwiczenie 11. Podstawy akwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów. Program ćwiczenia:

Audio i video. R. Robert Gajewski omklnx.il.pw.edu.pl/~rgajewski

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

CZAZ GT BIBLIOTEKA FUNKCJI PRZEKAŹNIKI, LOGIKA, POMIARY. DODATKOWE ELEMENTY FUNKCJONALNE DSP v.2

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I APARATURY ELEKTRONICZNEJ. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Numer ćwiczenia: 11

Wydział Elektryczny. Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej. Instrukcja do pracowni specjalistycznej

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Klasyfikacja metod przetwarzania analogowo cyfrowego (A/C, A/D)

Akwizycja i przetwarzanie sygnałów cyfrowych

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 2 AiR III

Transkrypt:

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnałów A/C 111111 1

Po co przekształcać sygnał do postaci cyfrowej? Można stosować komputerowe metody rejestracji, przetwarzania i analizy sygnałów parametry systemów cyfrowych nie podlegają zmianom w czasie są m.in. niezależnie od zmian temperatury można stosować złożone procedury przetwarzania i analizy sygnałów, które dzięki programowej realizacji można łatwo modyfikować sygnał w postaci cyfrowej łatwo zapamiętać w postaci elektronicznej i przesyłać 2

Przykład elektronicznego układu analogowego R T R L Gen 3

Przykład elektronicznego układu cyfrowego 11111 111 1111...... 111111 11111 11111...... 1 (Hi) 2.4-5 V (Lo) -.8 V t 4

Sygnał dyskretny a sygnał cyfrowy Sygnał dyskretny, którego próbki skwantowano do wartości dyskretnych nazywamy sygnałem cyfrowym x c (nt) 3 2 1 1 2 3 Cztery poziomy kwantowania T n 5

Sygnał cyfrowy Kwantyzacja amplitudy próbek jest działaniem nieodwracalnym, np. round(4.3)=4 x c (nt) 3 2 1 1 2 3 T n 6

Szum kwantyzacji 2Q Q -Q -2Q Q Q/2 -Q/2 1 2 3 4 5 6 7 7

Szum kwantyzacji (ang. quantization noise) 15 Sygnal i sygnal skwantowany Odstęp kwantyzacji: q B A 2 1 q 1 5 1 2 3 4 5 6 1 SNR q 24 db Szum kwantyzacji A.5 q -.5-1 1 2 3 4 5 6 Szum kwantyzacji: A SNRq 2 log1 2 log1 q 1 6 B B 2 1 2 log 2 B db np. dla B=8, SNR q 48 db

Kodowanie cyfrowe a odstęp sygnału od szumu kwantowania Praktyczny wzór do zapamiętania:! SNR db 6B [ db] np. 11 bitów próbkowania sygnału EKG w bazie MIT-BIH zapewnia dynamikę sygnału ~65 db Wniosek: parametr SNR zwiększa się o 6dB z powiększeniem o 1 bit długości słowa kodującego próbki sygnału. 9

Sygnał cyfrowy przykład EKG Dane: W bazie sygnałów EKG MIT-BIH Arrhythmia Database do przetworzenia sygnału do postaci cyfrowej zastosowano częstotliwość próbkowania f s =36 Hz oraz 11 bitowy przetwornik A/C przetwarzający zakres napięć wejściowych +- 5 mv. Szukane: Wyznaczyć rzeczywiste wartości amplitud w mv oraz chwile czasowe w sek. odpowiadające kolejnym próbkom sygnału EKG 18? 17 16 15 14 13 2 4 6 8 1?? 1

Sygnał cyfrowy przykład EKG Zadanie: W bazie danych MIT/BIH Arrhythmia Database próbki sygnałów EKG są kodowane słowami 11-bitowymi. Zakres przetwarzania przetwornika A/C wynosi -5mV - +5mV. Jak przeliczyć skwantowane wartości na wartości napięć? + 5mV 247 V t 123-5mV T=1/36 11

Amplituda [mv] Sygnał cyfrowy przykład EKG 1.2 plot(t,ekg); 1.8.6.4.2 -.2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 Czas [s] 12

Zakres przetwarzania przetwornika AC + 5mV Jaki zakres napięć? 247 max=1228 V t 123-5mV min=12 T 13

Cyfrowy system akwizycji sygnałów sygnał analogowy sygnał cyfrowy Sonda zakłócenie > + tor pomiarowy A/C Przetwarzanie i analiza cyfrowa - procesor sygnałowy - program komputerowy Wynik (sygnał, parametr, diagnoza) filtr antyaliasingowy 14

Cyfrowy system przetwarzania sygnałów sygnał analogowy x t A/C przetwarzanie w czasie rzeczywistym Przetwarzanie i analiza cyfrowa C/A sygnał analogowy xˆ t x t xˆ t 15

Konstrukcje przetworników AC 111111 11111 11111...... sygnał analogowy x t Układ próbujący z pamięcią Przetwornik napięcia stałego na słowo binarne ciąg słów binarnych Przetwornik analogowo-cyfrowy 16

Układ próbkujący z pamięcią _ x t sygnał analogowy xˆ t C + xˆ t 17

Przetwornik A/C typu flash U maks U we R R R R 1 1 Enkoder N n MSB 1 LSB komparatory napięcia N=2 n -1 18

Działanie komparatora V in V O V ref V O ={V H,V O } V O ={,1} V ref from: https://ocw.mit.edu 19

Przetwornik C/A z sumowaniem prądów LSB 1 1 8R 4R 2R R s MSB R _ W + U wy 2

Przetworniki A/C i C/A Obecnie przetworniki A/C i C/A są dostępne w postaci układów scalonych (m.in. są elementami procesorów jednoukładowych). Ich podstawowe parametry to: zakres napięć wejściowych/wyjściowych liczba bitów czas przetwarzania, np. 2 us błąd nieliniowości np. ½ LSB Analog Devices 21

Podsumowanie Cyfryzacja sygnału- po co? Kwantyzacja SNR szum kwantyzacji Przetworniki A/C i C/A 22