Ć

WICZENIA AUDYTORYJNE Z MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO - Temat 7

1

PRZETWORNIKI C/A I A/C - PARAMETRY I ZASTOSOWANIE W

POMIARACH.

1. Dla przetwornika C/A, o funkcji przetwarzania:

∑

=

=

11

1

i

i

i

Fs

wyj

2

a

U

U

; U

Fs

=10,24V,

okre

ś

li

ć

:

-

maksymalne napi

ę

cie wyj

ś

ciowe,

-

minimalne napi

ę

cie wyj

ś

ciowe,

-

liczb

ę

bitów przetwornika,

-

warto

ść

napi

ę

cia odpowiadaj

ą

c

ą

najstarszemu bitowi (MSB),

-

warto

ść

napi

ę

cia odpowiadaj

ą

c

ą

najmłodszemu bitowi (LSB)- kwantowi,

-

słowo wej

ś

ciowe, które pozwoli uzyska

ć

na wyj

ś

ciu przetwornika zadane napi

ę

cie

(np. 2,540V)

2. Dla przetwornika C/A, o funkcji przetwarzania

i

9

0

I

i

wyj

2

a

V

01

,

0

V

12

,

5

U

∑

=

−

=

,

okre

ś

li

ć

:

-

maksymalne napi

ę

cie wyj

ś

ciowe,

-

minimalne napi

ę

cie wyj

ś

ciowe,

-

liczb

ę

bitów przetwornika,

-

warto

ść

napi

ę

cia odpowiadaj

ą

c

ą

najstarszemu bitowi (MSB),

-

warto

ść

napi

ę

cia odpowiadaj

ą

c

ą

najmłodszemu bitowi (LSB)- kwantowi,

-

słowo wej

ś

ciowe, które pozwoli uzyska

ć

na wyj

ś

ciu przetwornika zadane napi

ę

cie

(np. +2,54V; -2,54V).

3. Przetwornik o parametrach jak w zadaniu 1 zastosowano w pomiarze napi

ę

cia stałego

U

x

(metod

ą

kompensacji - rys.1) jako

ź

ródło napi

ę

cia wzorcowego U

w

- regulowanego

cyfrowo. Z jak

ą

dokładno

ś

ci

ą

mo

ż

na zrówna

ć

napi

ę

cie U

x

z napi

ę

ciem wyj

ś

ciowym

przetwornika C/A? Oszacowa

ć

graniczny bł

ą

d bezwzgl

ę

dny i wzgl

ę

dny pomiaru napi

ę

cia

o warto

ś

ci 1,111V oraz 4,555V, je

ś

li zastosowany przetwornik C/A jest przetwornikiem

przetwarzaj

ą

cym słowo wej

ś

ciowe na napi

ę

cie:

a. bezbł

ę

dnie,

b. z bł

ę

dem równym 0,5LSB

W rozwa

ż

aniach pomin

ąć

nieczuło

ść

wska

ź

nika równowagi.

4. W oparciu o przetwornik C/A z zadnia 1 utworzono przetwornik A/C (rys. 2).

Zaproponowa

ć

algorytm zmiany słowa wej

ś

ciowego przetwornika C/A (regulacji napi

ę

cia

wyj

ś

ciowego) pozwalaj

ą

cy na okre

ś

lenie warto

ś

ci napi

ę

cia U

x

podanego na wej

ś

cie

przetwornika A/C.

Ć

WICZENIA AUDYTORYJNE Z MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO - Temat 7

1

5. Na wej

ś

cie przetwornika A/C z zadania 4 podano napi

ę

cia U

x

o warto

ś

ciach : 1.550V,

5.000V, 9.558V. Narysowa

ć

dla poszczególnych warto

ś

ci U

x

przebieg napi

ę

cia na

wyj

ś

ciu przetwornika C/A. Oszacowa

ć

bł

ą

d pomiaru U

x

przy zało

ż

eniu,

ż

e u

ż

yty

komparator nie wprowadza bł

ę

du, a przetwornik C/A jest przetwornikiem idealnym.

6. Ile bitów powinien mie

ć

unipolarny idealny przetwornik A/C, aby bł

ą

d przetwarzania

napi

ę

cia odpowiadaj

ą

cego zakresowi przetwornika był nie wi

ę

kszy ni

ż

0,05%.

7. Przetworniki A/C wraz z układami próbkuj

ą

co-pami

ę

taj

ą

cymi stosowane s

ą

do

cyfrowego przetwarzania sygnałów.

-

Poda

ć

wyra

ż

enie pozwalaj

ą

ce na obliczenie warto

ś

ci skutecznej sygnału na

podstawie skwantowanych próbek.

-

Poda

ć

wyra

ż

enie pozwalaj

ą

ce na obliczenie warto

ś

ci

ś

redniej sygnału na podstawie

skwantowanych próbek.

-

Jaka powinna by

ć

relacja mi

ę

dzy czasem zbierania próbek a okresem sygnału

mierzonego?

-

Jakie parametry przetwornika A/C decyduj

ą

o wła

ś

ciwo

ś

ciach układów cyfrowego

przetwarzania sygnałów ?

8. Na wej

ś

cie woltomierza integracyjnego (woltomierza z całkuj

ą

cym przetwornikiem A/C) o

czasie całkowania 20 ms, podano sygnał :

t

sin

A

U

)

t

(

u

0

ω

+

=

Hz

50

2

π

=

ω

;

V

10

U

0

=

; A=1V.

W jakim przedziale mog

ą

le

ż

e

ć

wyniki pomiaru napi

ę

cia (zało

ż

y

ć

,

ż

e woltomierz mierzy

bezbł

ę

dnie)?.

W jakim przedziale mog

ą

le

ż

e

ć

wyniki pomiaru napi

ę

cia, je

ś

li cz

ę

stotliwo

ść

składowej

zmienne b

ę

dzie wynosiła 60Hz (standard sieci energetycznej w USA) ?