|
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie |
1.Tomasz Mularczyk 2.Krzysztof Monist 3.Maciej Obszarny
|
||||||
LABORATORIUM METROLOGII |
||||||||
EAIiE |
2004/2005 |
Rok II A |
Elektronika i telekomunikacja |
Grupa 4 |
||||
Przetworniki A/C I C/A - budowa i zastosowanie |
Nr ćwiczenia: 8 |
|||||||
Data wykonania : 18.10.2004 |
Data zaliczenia : |
Ocena : |
Cel ćwiczenia: .
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz właściwościami przetworników analogowo - cyfrowych oraz cyfrowo- analogowych.
Program ćwiczenia: .
1. Wyznaczanie charakterystyki Uwy=f (Uwe).
Napięcie wejściowe oraz wyjściowe mierzymy woltomierzami oraz obserwujemy zmiany stanów wewnętrznych wyświetlacza przetwornika. Wyniki naszych pomiarów przedstawione są w tabeli poniżej:
|
|
|
|
|
|
|
Liczba |
Wartość |
Wartość |
Zwiększanie napięcia |
|
Zmniejszanie napięcia |
|
|
|
|
U we [V] |
U wy [V] |
U we [V] |
U wy [V] |
0 |
0 |
0000 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0001 |
0,314 |
0,329 |
0,622 |
0,329 |
2 |
2 |
0010 |
0,639 |
0,678 |
0,986 |
0,678 |
3 |
3 |
0011 |
1,027 |
1,008 |
1,34 |
1,008 |
4 |
4 |
0100 |
1,353 |
1,324 |
1,693 |
1,324 |
5 |
5 |
0101 |
1,701 |
1,654 |
2,048 |
1,654 |
6 |
6 |
0110 |
2,058 |
2,004 |
2,392 |
2,003 |
7 |
7 |
0111 |
2,414 |
2,333 |
2,755 |
2,333 |
8 |
8 |
1000 |
2,766 |
2,656 |
3,105 |
2,658 |
9 |
9 |
1001 |
3,12 |
2,987 |
3,459 |
2,987 |
10 |
10 |
1010 |
3,479 |
3,336 |
3,817 |
3,337 |
11 |
11 |
1011 |
3,825 |
3,666 |
4,165 |
3,666 |
12 |
12 |
1100 |
4,202 |
3,983 |
4,522 |
3,983 |
13 |
13 |
1101 |
4,533 |
4,313 |
4,877 |
4,313 |
14 |
14 |
1110 |
4,899 |
4,662 |
5,235 |
4,662 |
15 |
15 |
1111 |
5,246 |
4,992 |
|
|
Jak wynika z otrzymanych wyników przetwornik ten charakteryzuje się histerezą tzn. dla pewnych wartości napięcia wejściowego otrzymaliśmy różne wartości napięcia wyjściowego przy zwiększaniu i zmniejszaniu na wejściowego. Obie proste są przesunięte względem prostej teoretycznej.
2. Wyznaczanie charakterystyki statycznej A/C (cyfra w funkcji nap. wej.).
3. Wyznaczanie charakterystyki statycznej C/A (nap. wyj. w funkcji cyfry).
4. Możemy więc wyznaczyć błędy związane z tym torem przetworników:
Błąd komutacji - odchylenie punktu komutacji od prostej odniesienia, gdy wielkość wejściowa jest zmieniana stale w jednym kierunku
Histereza (H) - spowodowana jest różnicą w położeniach odpowiadających sobie parami punktów komutacji, z których jeden występuje, gdy wielkość przetwarzana wzrasta, a drugi - gdy wielkość ta maleje.
H=(H1+...+Hn) / n
H1….Hn = Uwe1-Uwe2
Błąd nieliniowości będący odchyleniem rzeczywistej charakterystyki przetwarzania od prostej odniesienia
Błąd kwantowania wyrażony jest wzorem:
Δk = N*q-X we, gdzie q=Uwemax/15
e) Błąd rozdzielczości dany jest wzorem:
r = q/Uwe max
f) Błąd przesunięcia zerowego - wartość sygnału analogowego, odpowiadającego zerowemu sygnałowi wejściowemu.
Otrzymujemy go z równania prostej odniesienia przyjmując y=0.
ad a) Ec=0,073484
ad b) średnia histereza H= 0,334714
ad c) błąd nieliniowości δNielini=max{Δ Y}/ YMax =0,014008
ad d) q=0,3747, a k dla napięcia narastającego:
Uwe |
k |
0,314 |
0,060714 |
0,639 |
0,110429 |
1,027 |
0,097143 |
1,353 |
0,145857 |
1,701 |
0,172571 |
2,058 |
0,190286 |
2,414 |
0,209 |
2,766 |
0,231714 |
3,12 |
0,252429 |
3,479 |
0,268143 |
3,825 |
0,296857 |
4,202 |
0,294571 |
4,533 |
0,338286 |
4,899 |
0,347 |
5,246 |
0,374714 |
ad e) błąd rozdzielczości r wyniósł: r=0,02676531
ad f) błąd przesunięcia zerowego - wartość sygnału analogowego, odpowiadającego zerowemu sygnałowi wejściowemu.
Idealna prosta odniesienia przechodzi przez początek układu współrzędnych. Dlatego błąd zera jest równy argumentowi x danej prostej dla wartości y=0.
x = 0, 0579 [V] - dla charakterystyki malejącej
x = 0, 2703 [V] - dla charakterystyki rosnącej
IV. Wnioski.
Z zasady działania przetworników A/C i C/A wynika, że im większa dokładność tych urządzeń, tym większy będzie czas przetwarzania sygnału mierzonego.
Zwiększenie rozdzielczości przetwornika (zwiększenie ilości bitów) nie ma sensu, gdy zastosowane układy w przetworniku mają mniejszą dokładność niż bity najmniejszej wagi.
Przy zwiększaniu i zmniejszaniu mierzonego napięcia wejściowego widać było odpowiednio zapalanie i gaśnięcie diod dla różnych wartości UWE, co świadczy o pewnej histerezie przetwornika.
Otrzymanie przebiegów na oscyloskopie wymagało dokładnego zsynchronizowania jego przebiegu, co wymagało wielu prób ustawiania.
Wartości napięcia odpowiadające bitom „niższym” przetwornika były połową napięcia dla bitów „wyższych”. Świadczy to o pracy typu „kompensacja wagowa”.
Za pomocą oscyloskopu można w miarę dokładnie oszacować całkowity czas przetwarzania napięcia w przetwornikach, oraz czas trwania poszczególnych etapów.
2