II rok Elektrotechniki	Laboratorium metrologii elektrycznej i elektronicznej	24 luty 1998
Kierkicz E. Korzuch Z. Zydorek R.	PRZETWORNIKI C\A I A\C	Ocena:

1.Badanie przetwornika C/A.

a) wyznaczenie charakterystki przejściowej U_wy=f(n_i);

b) wyznaczenie błędów przesunięcia zera, nieliniowości i wzmocnienia przetwornika.

2. Badanie składanego woltomierza cyfrowego.

a) porównanie wskazań woltomierza badanego z wzorcowym.

b) oszacowanie klasy dokładności woltomierza badanego.

c) wykreślenie charakterystyki d_n=f(częstotliwość).

1. Schematy układów pomiarowych.

1. Układ do badania przetwornika C/A :

2. Układ prostego woltomierza cyfrowego:

Charakterystyka przejściowa:

Charakterystyka przejścia rzeczywistego przetwornika C/A wykazuje wiele odstępstw od charaktertstyki ideanej, która zgodnie z rozważaniami teoretycznymi powinna być prostoliniowa, przechodząca przez zero oraz nachylona do osi OX pod kątem 45°.Główne więc odchyły to błąd przesunięcia zera, błąd wzmocnienia i błąd nielniowości.

Błąd przesunięcia zera:

Jest to współczynnik B w równaniu: y= Ax + B, gdzie A i B wyliczyć można metodą najmniejszych kwadratów:

A=(n∑xy-∑x∑y)/ n∑x²-(∑x)²

B=(∑y-A∑x)/n

n-liczba pomiarów,

x-liczba impulsów w konkretnym pomiarze,

y-wartość napięcia w konkretnym pomiarze.

Błąd wzmocnienia:

Z kolei wielkość A*100% jest wartością procentowego błędu wzmocnienia.

Bląd nieliniowości:

Określa maksymalną różnicę miedzy rzeczywistą a idealną charakterystyką przejściową. Można go wyrazić współczyninikiem korelacji.

TABELA 1 pomiar ch-ki przejściowej przetwornika PAC-1.

Dekady 3-2-1 i 4-3-2

Dekady 3-2-1		Dekady 4-3-2
n[imp]	Uwy[V]	n[imp]	Uwy[V]
50	0,48	51	0,49
113	1,12	100	0,99
154	1,53	152	1,51
212	2,11	201	2,00
263	2,62	250	2,49
307	3,06	300	2,99
358	3,57	351	3,51
399	3,98	402	4,00
419	4,18	450	4,47
462	4,60	502	5,0
500	4,98	552	5,48
560	5,58	601	5,97
607	6,05	650	6,46
665	6,62	701	6,96
704	7,01	750	7,46
749	7,45	800	7,95
805	8,01	851	8,46
851	8,47	902	8,99
901	8,98	953	9,50
953	9,49

W naszym przypadku błędy wyniosły:

dekada: 3-2-1 4-3-2

a) błąd wzmocnienia: A = 1.03% 1.03%

b) błąd przesunięcia zera: B = 0.015V 0.022V

c) błąd nieliniowości: 0.99 0.99

Charakterystyki przejściowe przetwornika C/A

1. dekada 3-2-1

2. dekada 4-3-2

Badanie przetwornika C/A

dekada 3-2-1

dekada 4-3-2

Tabela II układu dekady 3-2-1

N [imp]	Uwe [V]	Uk [V]	Błąd
55	0,53	0,50	0,03
80	0,78	0,74	0,04
108	1,06	1,00	0,06
138	1,36	1,25	0,11
164	1,63	1,50	0,13
190	1,88	1,75	0,13
221	2,19	2,02	0,17
244	2,42	2,25	0,17
277	2,76	2,54	0,22
302	3	2,77	0,23
326	3,24	2,98	0,26
355	3,55	3,26	0,29
384	3,82	3,50	0,32
408	4,09	3,75	0,34
442	4,40	4,02	0,38
469	4,66	4,25	0,41
497	4,94	4,50	0,44

Tabela II układu dekady 4-3-2

N [imp]	Uwe [V]	Uk [V]	Błąd
56	0,54	0,50	0,04
82	0,80	0,76	0,04
108	1,07	1,00	0,07
134	1,33	1,24	0,09
163	1,62	1,50	0,12
191	1,90	1,76	0,14
221	2,20	2,01	0,19
224	2,43	2,25	0,18
274	2,72	2,50	0,22
301	2,99	2,75	0,24
330	3,27	3,00	0,23
358	3,55	3,25	0,20
388	3,85	3,52	0,33
414	4,11	3,75	0,36
441	4,38	4,00	0,38
469	4,66	4,25	0,41
499	4,96	4,51	0,45

f [Hz]	Uwyj [V]	N[imp]	delta
10	4,62	467
15	4,40	445	4,71
20	4,40	446	4,50
30	4,42	448	4,07
50	4,40	446	4,50
80	4,40	445	4,71
100	4,40	445	4,71
200	4,41	446	4,50
400	4,40	445	4,71
600	4,40	445	4,71
800	4,41	445	4,50
1100	4,41	446	4,50
1400	4,41	446	4,50
1700	4,41	446	4,50
2000	4,41	446	4,50
2300	4,41	446	4,50
2700	4,41	446	4,50
3100	4,41	446	4,50
3500	4,41	446	4,50
3700	4,41	446	4,50
3900	4,41	446	4,50
4200	4,41	446	4,50
4500	4,68	474	-1,5
4700	4,52	458	1,93
5000	4,53	459	1,71

Zależność błędu przetwarzania delta x w funkcji częstotliwości:

Uwe - napięcie na generatorze,

f - częstotliwość z generatora

Ux - napięcie odczyytane z badanego woltomierza cyfrowego,

n - liczba zliczonych impulsów.

delta x =[( N - N popr)/N popr]* 100%

delta x - błąd ze wzoru,

przy czym N popr - liczba impulsów dla częstotliwości 10 Hz (wzorcowa),gdzie: N popr = 467 [imp].

Wnioski z ćwiczenia:

Pomiary, które przeprowadziliśmy miały na celu zbadanie przetwornika C/A i składanego woltomierza cyfrowegoz przetwornikiem A/C.

Badanie przetwornika polegało na tym, że co określoną liczbę impulsów (n=50) odczytywaliśmy napięcie na wyjściu przetwornika. Z wyznaczonej charakterystyki przejściowej można oszacować dokładność przetwornika C/A. Wszystkie badane wielkości odznaczały się małym błędem od wartości idealnych. Warto jednak zaznaczyć, że wartości tych błędów ulegają zmianie ( zazwyczaj na niekorzyść) na skutek starzenia się elementów przetwornika i wskutek zmian temperatury.

Następnie badaliśmy składany woltomierz cyfrowy. Zmienialiśmy napięcie od 0,5-5 V do 0,25 V. Przy zadanym napięciu wzorcwym Ux licznik zliczał impulsy, aż do momentu gdy napięcie na wyjściu Uwyj zrównało się z napięciem wzorcowym. Wówczas komparator wysyłał impuls do przetwornika i licznik przerywał zliczanie impulsów. Z przeprowadzanych w ćwiczeniu pomiarów obliczyliśmy współczynniki równania przetwarzania metodą najmniejszych kwadratów dla przetwornika C/A i składanego woltomierza cyfrowego.

W ostatnim etapie ćwiczenia badaliśmy zależność dokładności przetwornika w funkcji częstotliwości. Przy badaniu woltomierza zbadaliśmy wpływ częstotliwości na liczbę zliczanych impulsów. Polegało to na tym, że zmienialiśmy częstotliwość od 10Hz do 5kHz i odczytywaliśmy liczbę zliczanych impulsów przy zadanej wartości napięcia wejściowego. Na niedokładność podczas odczytu zliczanych impulsów wpływało to, że przy mniejszych częstotliwościach licznik zliczał wolno, natomiast wraz ze wzrostem częstotliwości szybkość ta byla dużo większa i następowały przeskoki licznika.Błąd przetwarzania bierze się z pewnej bezwładności przetwornika, który potrafi przetwarzać sygnał z określoną, graniczną częstotliwością.

1

Badanie przetwornika analogowo-cyfrowego z kompensacją równomierną.

Strona 3

---