Przetworniki analogowo-cyfrowe

Podobne dokumenty
Przetworniki analogowo-cyfrowe.

Dyskretyzacja sygnałów cigłych.

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE. Obwody nieliniowe.

Imię i nazwisko (e mail) Grupa:

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W TARNOWIE INSTYTUT POLITECHNICZNY LABORATORIUM METROLOGII

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Impedancje i moce odbiorników prądu zmiennego

Uśrednianie napięć zakłóconych

Badanie przetworników A/C i C/A

Przetworniki analogowo-cyfrowe.

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Obwody sprzężone magnetycznie.

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

Imię i nazwisko (e mail): Rok: 2018/2019 Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Parametryzacja przetworników analogowocyfrowych

Elementy i obwody nieliniowe

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

Ćw. 7 Przetworniki A/C i C/A

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

Przetwornik analogowo-cyfrowy

Ćw. 2: Analiza błędów i niepewności pomiarowych

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Ćwiczenie 4: Pomiar parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy małej częstotliwości REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Przetworniki AC i CA

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

Podstawy elektroniki i metrologii

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

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

Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie

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

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Politechnika Białostocka

Przetwarzanie A/C i C/A

Sposoby opisu i modelowania zakłóceń kanałowych

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Imię i nazwisko (e mail): Rok:. (2010/2011) Grupa: Ćw. 5: Pomiar parametrów sygnałów napięciowych Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi:

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

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

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

Podstaw Elektroniki Cyfrowej Wykonał zespół w składzie (nazwiska i imiona): Dzień tygodnia:

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Metrologii II. 2013/14. Grupa: Nr. Ćwicz.

Ćw. 1&2: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych oraz analiza błędów i niepewności pomiarowych

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

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

Wzmacniacze operacyjne

Ćw. 1: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych

Wymiar: Forma: Semestr: 30 h wykład VII 30 h laboratoria VII

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

Laboratorium z Układów Elektronicznych Analogowych

Ćwiczenie 12 Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe budowa i zastosowanie.

TRANZYSTORY BIPOLARNE

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI REJESTRY

Ćwiczenie 7 POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I INTERWAŁU CZASU Opracowała: A. Szlachta

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Przetworniki A/C i C/A w systemach mikroprocesorowych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Schemat funkcjonalny układu automatycznej regulacji

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA BRAMKI. Rev.1.0

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Przetworniki analogowo-cyfrowe - budowa i działanie" anie"

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Ćwiczenie 2a. Pomiar napięcia z izolacją galwaniczną Doświadczalne badania charakterystyk układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Przetwarzanie AC i CA

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Badanie właściwości multipleksera analogowego

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

POMIAR CZĘSTOTLIWOŚCI I INTERWAŁU CZASU

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

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

PODSTAWY ELEKTRONIKI TEMATY ZALICZENIOWE

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Notatka lekcja_#3_1; na podstawie W.Kapica 2017 Strona 1

WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 5 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA 1

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych

Oscyloskop. Dzielnik napięcia. Linia długa

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

M-1TI. PRECYZYJNY PRZETWORNIK RTD, TC, R, U NA SYGNAŁ ANALOGOWY 4-20mA Z SEPARACJĄ GALWANICZNĄ. 2

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

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

spis urządzeń użytych dnia moduł O-01

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Transkrypt:

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH LABORATORIUM ELEKTRYCZNE Przetworniki analogowo-cyfrowe (E-11) opracował: sprawdził: dr inż. Włodzimierz OGULEWICZ, mgr inż. Aleksandra DRYJAŃSKA dr inż. Włodzimierz OGULEWICZ zatwierdził: prof. dr hab. inż. Janusz KOTOWICZ

1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie metod przetwarzania analogowo-cyfrowego (ang. Analog-to- Digital Converter), a w szczególności metody kompensacyjnej wagowej oraz poznanie przetworników napięcie-częstotliwość (U/f), rezystancja-szerokość impulsu (R/t) i przetwornika bezpośredniego równoległego porównania. 2. WPROWADZENIE PRZETWARZANIE ANALOGOWO-CYFROWE. POJĘCIA PODSTAWOWE Przetworniki (konwertery) analogowo-cyfrowe (P A/C) to urządzenia, przetwarzające ciągły analogowy sygnał wejściowy (jedno wejście) na odpowiadający mu dyskretny sygnał wyjściowy (n wyjść dwustanowych). W procesie konwersji analogowo-cyfrowej zachodzi: kwantowanie sygnału (dyskretyzacja w poziomie przeważnie w dziedzinie napięcia), próbkowanie sygnału (dyskretyzacja w dziedzinie czasu), kodowanie sygnału. Procesy te mogą przebiegać równocześnie lub kolejno. [Patrz również instrukcja M-15 LABORATORIUM METROLOGII] METODY PRZETWARZANIA A/C Metody przetwarzania A/C dzielimy na: METODY POŚREDNIE metoda czasowo-impulsowa - prosta (pojedynczego całkowania) - z podwójnym całkowaniem - z potrójnym całkowaniem metoda częstotliwościowa - prosta - z podwójnym przetwarzaniem - delta - sigma (Δ - Σ) METODY BEZPOŚREDNIE metoda kompensacyjna - kompensacji równomiernej - kompensacji wagowej metoda bezpośredniego porównania - równoległego porównania METODY KOMBINOWANE szeregowo-równoległego porównania - częstotliwościowo-kompensacyjna -częstotliwościowo-czasowa

PRZEGLĄD WYBRANYCH METOD PRZETWARZANIA ANALOGOWO - CYFROWEGO Przegląd zawiera: schematy blokowe, wykresy czasowe i opis podstawowych własności poszczególnych metod. METODA CZASOWO-IMPULSOWA PROSTA Metoda czasowo-impulsowa prosta przetwarzania A/C jest mało dokładna i stosunkowo wolna (im większe napięcie mierzone tym dłuższy czas odpowiedzi). Metoda ta przetwarza wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego. METODA CZASOWO-IMPULSOWA Z PODWÓJNYM CAŁKOWANIEM Metoda przetwarzania A/C czasowo-impulsowa z podwójnym całkowaniem jest średnio dokładna i wolna (czas odpowiedzi zależy od wartości napięcia mierzonego). Metoda ta przetwarza wartości średnie wejściowego przebiegu analogowego (czas uśredniania jest zmienny, zależny od wartości napięcia).

METODY CZĘSTOTLIWOŚCIOWE Metody częstotliwościowego przetwarzania A/C są średnio dokładne i wolne (czas odpowiedzi nie zależy od wartości napięcia wejściowego). Metody te przetwarzają wartości średnie wejściowego przebiegu analogowego (czas uśredniania jest stały). Metoda częstotliwościowa z podwójnym przetwarzaniem jest znacznie szybsza od metody prostej. METODA DELTA - SIGMA (Δ - Σ) Metoda przetwarzania A/C częstotliwościowa delta - sigma ma cechy analogiczne do metody częstotliwościowej prostej.

METODA KOMPENSACYJNA RÓWNOMIERNA Metoda kompensacyjna równomierna przetwarzania A/C jest dokładna i wolna (im większe napięcie mierzone tym dłuższy czas odpowiedzi). Metoda ta przetwarza wartości chwilowe analogowego sygnału wejściowego. METODA KOMPENSACYJNA WAGOWA Metoda kompensacyjna wagowa przetwarzania A/C jest dokładna i szybka (czas przetwarzania jest stały nie zależy od napięcia wejściowego). Metoda ta (z koniecznym układem próbkująco-pamiętającym) przetwarza wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego.

METODA BEZPOŚREDNIEGO PORÓWNANIA RÓWNOLEGŁA Metoda bezpośredniego porównania równoległa przetwarzania A/C jest mało dokładna i bardzo szybka (czas przetwarzania jest stały i równy czasowi propagacji sygnału, nie zależy od napięcia wejściowego). Metoda ta przetwarza wartości chwilowe wejściowego przebiegu analogowego. METODA DWUSTOPNIOWA SZEREGOWO - RÓWNOLEGŁEGO PORÓWNANIA Metoda szeregowo - równoległego porównania jest mało dokładna, ale bardzo szybka (czas przetwarzania jest stały i nie zależy od napięcia wejściowego). Metoda przetwarza wartości chwilowe przebiegu wejściowego.

3. BADANIA I POMIARY SCHEMATY UKŁADÓW POMIAROWYCH Ćwiczenie wykonuje się kolejno na czterech stanowiskach pomiarowych. Schematy układów pomiarowych przedstawiono na poniższych rysunkach. Rys. 1. Układ pomiarowy przetwornika kompensacyjnego wagowego Rys. 2. Układ pomiarowy przetwornika rezystancja - przedział czasu

Rys. 3. Układ pomiarowy przetwornika napięcie - częstotliwość Rys. 4. Układ pomiarowy przetwornika bezpośredniego równoległego porównania PRZEBIEG ĆWICZENIA A. W układzie pomiarowym przetwornika kompensacyjnego wagowego (Rys 1.) należy dokonać odczytu słowa binarnego 8 - bitowego z wyświetlacza złożonego z ośmiu diod elektroluminescencyjnych LED (dioda świecąca 0, dioda zgaszona 1) dla kolejnych podanych przez prowadzącego zajęcia, napięć wejściowych. Należy ustalić moment przepełnienia licznika i wyznaczyć wartość napięcia odniesienia (referencji). Przed kolejnym pomiarem licznik trzeba wyzerować! Wyniki pomiarów należy notować w tabeli pomiarowej Tabela 1. Po wykonaniu pomiarów liczbę binarną należy przeliczyć na dziesiętną.

Tabela 1. Tabela pomiarowa dla układu przetwornika kompensacyjnego wagowego PRZETWORNIK KOMPENSACYJNY WAGOWY (U X /N X ) U N x n x [V] 0,05 0,50 itd. liczba binarna liczba dziesiętna B. W układzie pomiarowym przetwornika rezystancja - przedział czasu (Rys. 2.) należy dokonać pomiaru czasu trwania impulsu prostokątnego na wyjściu przetwornika R x /Δt x w funkcji rezystancji wejściowej (wartości rezystancji podaje prowadzący ćwiczenia). Pomiaru czasu trwania impulsu dokonuje się oscyloskopem umożliwiającym, oprócz obserwacji przebiegu, cyfrowy pomiar odcinka czasu pomiędzy ustawianymi na ekranie znacznikami początku i końca impulsu prostokątnego. Wyniki pomiarów należy notować w tabeli pomiarowej Tabela 2. Tabela 2. Tabela pomiarowa dla układu przetwornika rezystancja - przedział czasu R, Ω 100 103 itd. PRZETWORNIK R x /Δt x Δt, ms UWAGA: Wskazania wyświetlacza pomiaru czasu zsynchronizowane są z nastawami generatora podstawy czasu oscyloskopu - co znacznie ułatwia pomiar. C. W układzie pomiarowym przetwornika napięcie - częstotliwość (Rys. 3.) należy dokonać pomiaru częstotliwości na wyjściu przetwornika U/f w funkcji napięcia wejściowego (wartości napięć wejściowych podaje prowadzący zajęcia) Do wyjścia przetwornika podłączony jest również oscyloskop dwukanałowy umożliwiający obserwację przebiegu wyjściowego (kanał 2) na tle przebiegu odniesienia - napięcie z generatora impulsów taktujących (kanał 1). Przetwornikiem badanym jest monolityczny układ hybrydowy GMC-018-1 o napięciu wejściowym 0 2 V. Proponowana częstotliwość odniesienia 10 khz. (Karta katalogowa przetwornika napięcie - częstotliwość do wglądu u prowadzącego zajęcia). Wyniki pomiarów należy notować w tabeli pomiarowej Tabela 3. Tabela 3. Tabela pomiarowa dla układu przetwornika napięcie - częstotliwość U, V 0,05 0,10 itd. PRZETWORNIK R x /Δt x f, khz

D. W układzie pomiarowym przetwornika bezpośredniego równoległego porównania (Rys. 4.) należy dokonać odczytu wartości napięcia nastawianego w chwili osiągnięcia stanu logicznego 1 kolejnej diody (dioda zaświecona) dla kolejnych wartości napięcia z zakresu od 0 10 V. Teoretycznie każdej kolejnej zaświeconej diodzie odpowiadać powinien 1 V. Wyniki należy noować w tabeli pomiarowej Tabela 4. Tabela 4. Tabela pomiarowa dla układu przetwornika liniowego PRZETWORNIK "LINIJKA" U, V ilość zapalonych diod 0 1 itd. 4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW 1. Sporządzić wykresy zależności: N x = f(u x ) (dla przetwornika kompensacyjnego wagowego) Δt x = f(r x ) (dla przetwornika rezystancja - przedział czasu) f x = f(u x ) (dla przetwornika napięcie częstotliwość) (ilość diod świecących 1) = f(u x ) (dla przetwornika liniowego) 2. Na wykresach należy nanieść linie trendu wraz z podaniem współczynników regresji liniowej (y = ax + b prosta regresji). 5. SPRAWOZDANIE Sprawozdanie powinno zawierać: 1. Stronę tytułową (nazwę ćwiczenia, numer sekcji, nazwiska i imiona ćwiczących oraz datę wykonania ćwiczenia) 2. Schematy układów pomiarowych 3. Tabele pomiarowe z wynikami ze wszystkich stanowisk 4. Wykresy podanych (w punkcie 4) zależności. 5. Uwagi i wnioski (dotyczące przebiegu charakterystyk, ich odstępstw od przebiegów teoretycznych, rozbieżności wyników różnych serii pomiarowych, itp.) Wszelkie prawa zastrzeżone