Tomasz Dmochowski Data wykonania sprawozdania:
Adam Cholewa 20.12.2000 r. termin zajęć: Data wykonania ćwiczenia:
poniedziałek /N godz.1515 4.12.2000 r.
Przetworniki cyfrowo-analogowe,
pomiary, właściwości, zastosowania.
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest przedstawienie istoty pracy przetwornika C/A, źródeł błędów przetwarzania, sposobu definiowania i pomiaru parametrów przetworników C/A oraz zaprezentowania przykładów zastosowań przetworników.
Przebieg ćwiczenia:
Pomiary podstawowych parametrów przetwornika C/A.
Przykłady zastosowań przetworników C/A.
Wyznaczenie kombinacji cyfrowych sygnałów sterujących dla kilku wartości napięć wyjściowych.
Napięcie wyjściowe badanego przetwornika jest opisane następującą zależnością:
Uwy = 5,12 - 0,01(A9*29 + ... + A1*21 + A0*20) [V].
Podczas obliczeń jako wartość poprawną przyjęto wskazania woltomierza V563.
Tabela pomiarowa:
Lp. |
Żądane napięcie wyjściowe |
wartość zmierzona |
Odpowiednie słowo sterujące (binarnie) |
|||||||||
|
[V] |
[V] |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
1. |
5,12 |
5,1140 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2. |
0 |
1,162mV |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3. |
-2,56 |
-2,5554 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4. |
-2,57 |
-2,5654 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
5. |
-2,73 |
-2,7251 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
6. |
2,39 |
2,3878 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
7. |
-5,11 |
-5,1020 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Wyznaczanie błędów poszczególnych bitów przetwornika.
Przy wyznaczaniu błędów poszczególnych bitów przetwornika należy najpierw wyznaczyć błąd ustawienia wartości napięcia odniesienia UREF (5,12V). Przy ustawieniu wszystkich bitów na pozycję “0” woltomierz wskazywał wartość 5,1140V. Zatem błąd ustawienia wartości odniesienia:
ΔUREF = 5,1140V - 5,12V= -0,006V.
Lp. |
Słowo sterujące |
Urzeczywiste |
Uoczekiwane |
ΔU |
ΔUbitu |
|||||||||
|
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
1. |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,001139 |
0 |
0,001139 |
-0,007 |
2. |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,5575 |
2,56 |
-0,003 |
-0,004 |
3. |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3,8358 |
3,84 |
-0,004 |
-0,002 |
4. |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,4749 |
4,48 |
-0,005 |
-0,001 |
5. |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,7945 |
4,8 |
-0,006 |
-0,001 |
6. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,9542 |
4,96 |
-0,006 |
-0,0002 |
7. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5,034 |
5,04 |
-0,006 |
->0 |
8. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5,0739 |
5,08 |
-0,006 |
->0 |
9. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5,0939 |
5,1 |
-0,006 |
0,0001 |
10. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
5,1039 |
5,11 |
-0,006 |
->0 |
Błąd napięcia wyjściowego ΔU obliczono następująco :
ΔU = Urzeczywiste - Uoczekiwane = 5,0939V - 5,1V = -0,006V.
Błąd każdego z bitów obliczyłem następująco :
ΔUbitu = ΔUREF - ΔU = -0,006V + 0,005V = -0,001V.
Wyznaczenie zależności analitycznej pozwalającej na obliczenie dokładności przetwornika dla dowolnej nastawy cyfrowej.
Przy znajomości błędu każdego z bitów zależność określająca dokładność przetwornika dla dowolnej nastawy cyfrowej ma następującą postać:
Wyznaczenie błędów przetwornika na podstawie pomiarów w zakresie od -5.00V do +5.00V w odstępach co 0,5V.
Lp. |
słowo sterujące (binarnie) |
Uoczek |
Urzecz |
ΔUzmierz |
ΣΔUbitów |
ΔUoczek |
|||||||||
|
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
1. |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
-5,01 |
-5,0018 |
0,0082 |
-0,0152 |
0,0092 |
2. |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
-4,51 |
-4,5026 |
0,0074 |
-0,0139 |
0,0079 |
3. |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
-4,01 |
-4,0032 |
0,0068 |
-0,0132 |
0,0072 |
4. |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
-3,51 |
-3,5039 |
0,0061 |
-0,0121 |
0,0061 |
5. |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
-3,01 |
-3,0046 |
0,0054 |
-0,012 |
0,006 |
6. |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
-2,5 |
-2,4952 |
0,0048 |
-0,0111 |
0,0051 |
7. |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
-2 |
-1,996 |
0,004 |
-0,01 |
0,004 |
8. |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
-1,5 |
-1,4966 |
0,0034 |
-0,0091 |
0,0031 |
9. |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
-1,01 |
-0,9972 |
0,01279 |
-0,009 |
0,003 |
10. |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
-0,51 |
-0,503 |
0,007 |
-0,0081 |
0,0021 |
11. |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,0012 |
0,00118 |
-0,007 |
0,001 |
12. |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0,5 |
0,5005 |
0,00053 |
-0,0069 |
0,0009 |
13. |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0,9998 |
-0,00021 |
-0,0062 |
0,0002 |
14. |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1,5 |
1,4991 |
-0,0009 |
-0,0059 |
-0,0001 |
15. |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1,9984 |
-0,0016 |
-0,0052 |
-0,0008 |
16. |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
2,51 |
2,5075 |
-0,0025 |
-0,004 |
-0,002 |
17. |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
2,997 |
-0,003 |
-0,0032 |
-0,0028 |
18. |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3,5 |
3,4962 |
-0,0038 |
-0,0029 |
-0,0031 |
19. |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4 |
3,9956 |
-0,0044 |
-0,0022 |
-0,0038 |
20. |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
4,51 |
4,5048 |
-0,0052 |
-0,0012 |
-0,0048 |
21. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
5,01 |
5,0039 |
-0,0061 |
0,0001 |
-0,0061 |
Przykład obliczenia sumy błędów bitów dla słowa 1110010001 :
Przykład teoretycznego wyliczenia błędu przetwornika dla słowa 1110010001:
Badanie wpływu zmian napięć zasilających na dokładność przetwornika.
Zadane słowo (binarnie) |
Odchylenie wartości napięcia zasilania [%] |
Uwyj |
||||||||||
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
-12V |
+12V |
[V] |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0% |
0% |
-5,1018 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10% |
+10% |
-5,1017 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+10% |
-10% |
-5,1017 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0% |
0% |
-2,4951 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10% |
+10% |
-2,4951 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+10% |
-10% |
-2,4951 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0% |
0% |
1,184mV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10% |
+10% |
1,179mV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+10% |
-10% |
1,171mV |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0% |
0% |
2,5075 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10% |
+10% |
2,5075 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+10% |
-10% |
2,5075 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0% |
0% |
5,0040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-10% |
+10% |
5,0040 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+10% |
-10% |
5,0039 |
Przykład zastosowania przetwornika C/A.
Zastosowanie przetwornika C/A jako sterowane źródło wzorcowe w przetworniku A/C.
Pomiary w tym punkcie polegały na podawaniu różnych wartości napięć z przetwornika C/A na przetwornik A/C i sprawdzaniu jego czułości (dokładności odwzorowania wartości napięcia). Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów oraz różnice we wskazaniach:
Lp. |
U [mV] wg V563 |
U [mV] wg A/C |
ΔU [mV] |
1. |
-43,001 |
-40 |
3,001 |
2. |
-8,321 |
0 |
8,321 |
3. |
42,133 |
50 |
7,867 |
4. |
94,121 |
100 |
5,879 |
5. |
189,79 |
200 |
10,21 |
6. |
293,99 |
300 |
6,01 |
7. |
389,49 |
400 |
10,51 |
8. |
493 |
500 |
7 |
Charakterystyka przetwornika A/C.
Tabela pomiarowa:
Lp. |
U [V] wg V563 |
U [V] wg przetwornika |
1. |
-0,00828 |
0 |
2. |
0,102611 |
0,11 |
3. |
0,20671 |
0,21 |
4. |
0,30229 |
0,31 |
5. |
0,39759 |
0,4 |
6. |
0,50191 |
0,51 |
7. |
0,58874 |
0,6 |
8. |
0,69253 |
0,7 |
9. |
0,78849 |
0,8 |
10. |
0,89305 |
0,9 |
11. |
0,98823 |
1 |
12. |
1,09231 |
1,1 |
13. |
1,19606 |
1,2 |
14. |
1,2907 |
1,3 |
15. |
1,3946 |
1,4 |
16. |
1,4894 |
1,5 |
17. |
1,5928 |
1,6 |
18. |
1,6874 |
1,7 |
19. |
1,7903 |
1,8 |
20. |
1,8913 |
1,9 |
21. |
1,9873 |
2 |
22. |
2,0912 |
2,1 |
23. |
2,1866 |
2,2 |
24. |
2,2898 |
2,3 |
25. |
2,3931 |
2,4 |
26. |
2,4875 |
2,5 |
27. |
2,5906 |
2,6 |
28. |
2,6942 |
2,7 |
29. |
2,7885 |
2,8 |
30. |
2,8666 |
2,88 |
Wnioski.
W punkcie 1.1. przy wyznaczaniu kombinacji cyfrowych sygnałów sterujących, dla kilku wartości napięć wyjściowych można stwierdzić, że żądane wartości napięć niewiele różniły się od uzyskiwanych. Różnice nie przekraczały jednej setnej wolta. Najwyraźniej uwidoczniły się napięć 5,12V i 0V. Dla drugiego napięcia woltomierz V563 wskazywał wartość 1,162mV. Jak okazało się w punkcie 1.2. „Wyznaczanie błędów poszczególnych bitów przetwornika” zasadniczą przyczyną powstawania błędów jest niedokładność ustawienia wartości napięcia odniesienia (ΔUREF = -0,006V). Największym błędem był obarczony bit MSB (ΔUbitu = 0,007V), równym w przybliżeniu ΔUREF. Należy zwrócić uwagę na pewną właściwość (zależność), tzn. błędy bitów malały razem ze znaczeniem bitów. Inaczej mówiąc im młodszy bit tym jego błąd mniejszy. I tak dla bitów 2,1,0 błąd był tak mały, że należało przyjąć iż dąży do zera (błąd mniejszy niż niepewność wskazań woltomierza V563). Po wyznaczeniu wartości błędu każdego z bitów można było przyjąć zależność pozwalającą na obliczenie dokładności przetworni- ka dla dowolnej nastawy. Ma ona następującą postać:
Obliczone za pomocą powyższego wzoru błędy przetwornika w punkcie 1.4. pokrywały się z błędami obliczonymi za podstawie wskazań woltomierza V563. Nalęzy podkreślić, że tylko w jednym przypadku błąd przetwornika przekroczył wartość 10mV. Pozostałe wyniki nie przekroczyły tej wartości.
W punkcie 1.6. nie stwierdzono istotnego wpływu zmiany napięcia zasilania na wartość napięcia wyjściowego przetwornika. Jedynie dla wartości napięcia oczekiwanego 0V, wskazania miliwoltomierza zmieniły swoją wartość (rząd mikrowoltów). Jednak wskazania woltomierza dla tego ustawienia wykazywały wyraźne oscylacje wyników, co może świadczyć o wpływie napięcia zasilania sieciowego na napięcie odniesienia UREF.
W punkcie 2 użyto przetwornika C/A jako źródło wzorcowe w przetworniku A/C. Pomiary wykazały dużą bezwładność przetwornika A/C przekraczającą 0,01V. Została ona najlepiej uwidoczniona na charakterystyce tego przetwornika w punckie 2.2. Na wykresie zauważalne są wyraźne skoki (“schody”) wartości napięć będące skutkiem ograniczonej rozdzielczości przetwornika.
Ze względu na niepoprawne działanie programu komputerowe- go obsługującego przetwornik nie wykorzystano przetwornika do generacji sygnałów elektrycznych (pkt.2.3.).
1
9
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Statystyka - Sprawozdanie, Sprawozdanie, Data wykonania sprawozdania
04 - Przetworniki c-a, mierts2a, Tomasz Sionkiewicz, Mateusz Tykierko
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 1 g, Sprawozdanie
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 2 b, Tomasz Sionkiewicz, Mateusz Tykierko
04 - Przetworniki c-a, SPR-DA~1, Sprawozdanie
04 - Przetworniki c-a, MIETCZ2A, Tomasz Czerwiński 20
04 - Przetworniki c-a, Wykresy do ćw.2
Elektronika - Przetwornice prądu stałego, Politechnika Opolska, sprawozdania, zachomikowane, Elektro
04 - Przetworniki c-a, miernictwo-Šw.2, Laboratorium Miernictwa Elektronicznego
04 - Przetworniki c-a, MIER2, Mariusz Szewczyk
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 1 c
1999 04 Przetwornice podstawowe konfiguracje 1id 18 (2)
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 1 f, Rafa˙ Nowakowski
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 1 a, POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
04 - Przetworniki c-a, Cw2miern2 - Piotrek, Laboratorium Miernictwa Elektronicznego
04 - Przetworniki c-a, Przetworniki C-A 1 d
Data wykonania ćw, Transport i Logistyka (AM) 1 (semestr I), Fizyka, fiza laborki (rozwiązania), Cw
więcej podobnych podstron