AGH , Wydz. EAIiE ZAKŁAD METROLOGII	Imię , nazwisko : JAROSŁAW GANDZEL RADOSŁAW IWAN PAWEŁ JAROSZ
LABORATORIUM METROLOGII			Semestr : letni.
Rok akademicki : 1998 / 99	Rok studiów : II		Grupa : II
Kierunek : ELEKTROTECHNIKA			Zespół : D
Temat ćwiczenia : Przetworniki AC/CA - budowa i zastosowanie.			Nr ćwiczenia : 8 .
Data wykonania ćwiczenia : 5.05.1999.		Data zaliczenia sprawozdania :

1. Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się z budową i zasadą działania przetworników A/C i C/A o przetwarzaniu równoległym i z kompensacją wagową.

II. Obserwacja działania toru przetwarzania A/C - C/A :

Schemat pomiarowy nr1:

Na wejście układu podaliśmy napięcie sinusoidalne o amplitudzie około 2V i składowej stałej około 2,5V z generatora typu KP 1404.

Badany tor A/C i C/A zbudowany jest z przetwornika A/C z bezpośrednim porównaniem i przetwornika C/A z sumowaniem prądów. Przetwornik C/A charakteryzuje stała (niezależna od częstotliwości) szybkość narastania (opadania) napięcia wyjściowego. Przy pewnej częstotliwości napięcia wejściowego sygnał wyjściowy przestaje być skwantowany (przetwornik C/A nie nadąża za napięciem wejściowym).

Częstotliwość graniczna dla całego toru przetwarzania A/C C/A , dla której efekt kwantowania zanika wynosi około 10 [kHz].

III. Statyczne badanie błędów przetwarzania przetworników A/C i C/A:

Schemat pomiarowy nr2:

Tabela pomiarowa nr2:

N	Uwe ⇑	Uwy	Uwe ⇓	Uwy
0	0	0,120	---	---
1	0,342	0,406	0,332	0,137
2	0,681	0,687	0,674	0,416
3	1,028	0,970	1,009	0,691
4	1,372	1,232	1,360	0,975
5	1,723	1,521	1,709	1,238
6	2,069	1,795	2,056	1,525
7	2,419	2,078	2,411	1,798
8	2,769	2,276	2,758	2,080
9	3,116	2,556	3,106	2,268
10	3,451	2,787	3,444	2,550
11	3,777	3,115	3,768	2,830
12	4,091	3,380	4,082	3,109
13	4,405	3,660	4,378	3,376
14	4,702	3,923	4,650	3,658
15	4,963	4,104	4,882	3,936

Wykresy:

1. Charakterystyka przetwarzania przetwornika A/C i C/A U_wy=f(U_we):

2.Charaktrystyka przejściowa przetwornika A/C cyfra=f(U_we):

3.Charaktrystyka przejściowa przetwornika C/A U_wy =f(cyfra):

Błędy przetwornika:

1. A/C:

• wartość kwantu:

• błąd rozdzielczości:

• błąd komutacji:

Ec = 0,12

• błąd histerezy:

H = 0,08

• błąd zera:

δ₀=0,001

• błąd nieliniowości:

2. C/A:

• wartość kwantu:

• błąd rozdzielczości:

• błąd komutacji:

Ec = 0,21

• błąd histerezy:

H = 0

• błąd zera:

δ₀=0,12

• błąd nieliniowości:

IV. Obserwacja przebiegów w wybranych punktach kompensacyjnego przetwornika A/C:

Schemat blokowy przetwornika:

Jak widać ze schematu blokowego, jako źródło napięcia wzorcowego został użyty przetwornik C/A. Ze względu na zalety, takie rozwiązanie jest często spotykane (przetwornik C/A może być sterowany bezpośrednio przez układy cyfrowe).

czas kompensacji	rodzaj kompensacji
100 [μs]	wagowa
1 [ms]	równomierna

a)kompensacja równomierna z taktowaniem generatorem wewnętrznym:

Zmiana napięcia wejściowego powodowała prawie natychmiastową zmianę wskazań przez diody LED, oraz zmianę obrazu na oscyloskopie. „Schodki” odpowiednio rosły lub malały przy zwiększaniu i zmniejszaniu napięcia U_we. Powyżej pewnej wartości napięcia U_we, wskazania i obraz na oscyloskopie nie zmieniał się.

b)kompensacja wagowa z taktowaniem generatorem wewnętrznym:

Zmiana napięcia wejściowego powodowała prawie natychmiastową zmianę wyjściowego kodu cyfrowego (wskaźniki LED) oraz obrazu na oscyloskopie. Widoczne było „dostosowywanie się” odpowiednich bitów (reprezentujących określone wartości napięcia - kompensacja wagowa) tak, aby napięcie wejściowe było najlepiej skompensowane.

V. Wnioski:

Jeżeli przekroczymy pewną częstotliwość zwaną częstotliwością granicznej f_g obserwujemy zanik kwantowanych wartości sygnału. Jest to związane zbyt szybkimi zmianami sygnału wejściowego, które przekraczają częstotliwość próbkowania przetwornika. W naszym przypadku dla przetwornika A/C łącznie z C/A wyniosła 10 [kHz].

Dla przetwornika C/A (równoległego) histereza i błędy komutacji są niewielkie, co świadczy o dość dobrym przetwarzaniu sygnału ciągłego na dyskretny. Natomiast dla przetwornika A/C błędy były znacznie większe, co można już zauważyć patrząc na wykresy obu przetworników.

Podczas obserwacji przebiegów przetwornika A/C z kompensacją wagową i z równomierną można łatwo zauważyć, że przetworniki z kompensacją wagową są dużo szybsze niż przetworniki z kompensacją równomierną.

1

---