ImiÄ™ i nazwisko (e-mail) Rok:
Wydział: EAIiE
Grupa:
Kierunek:
Zespół:
Data wykonania: LABORATORIUM METROLOGII
Ćw. 12: Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe ą
budowa i zastosowanie.
Ocena: Podpis prowadzÄ…cego: Uwagi:
Wstęp
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, sposobu działania oraz właściwości przetworników
analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analogowych. W ćwiczeniu badane są przetworniki analogowo-cyfrowe z
bezpośrednim porównaniem, z kompensacją wagową oraz dwukrotnie całkujący, a także scalony
przetwornik cyfrowo-analogowy z sumowaniem prądów.
Każdy punkt ćwiczenia składa się ze zbudowania odpowiedniego układu pomiarowego według
schematu, przeprowadzenia opisanego w instrukcji eksperymentu, dokonania obliczeń oraz wyciągnięcia
wniosków. Podczas przeprowadzania eksperymentu należy na bieżąco wypełniać odpowiednią tabelę
sprawozdania. Ewentualne wykresy należy kreślić po wykonaniu wszystkich pomiarów. Każdy punkt
sprawozdania powinien zawierać:
" schemat układu pomiarowego,
" krótki opis metodyki pomiarów,
" tabele z wynikami pomiarów i wynikami oraz ewentualnie wykresy,
" wnioski,
" wykaz zastosowanych przyrządów,
Punkty oznaczone kursywą powinny być wypełnione przez wykonujących ćwiczenie, a wzór
pozostałych znajduje się w niniejszym opisie.
Podstawą wykonania sprawozdania jest instrukcja do ćwiczenia, Instrukcję wraz z niniejszym
opracowaniem oraz wstępem teoretycznym można pobrać ze strony Katedry Metrologii AGH:
http://www.kmet.agh.edu.pl, zakładka  dydaktyka materiały dla studentów .
Program ćwiczenia:
1. Obserwacja i badanie działania toru przetwarzania A/C-C/A.
2. Wyznaczenie charakterystyk i błędów statycznych przetwornika A/C z bezpośrednim porównaniem
oraz przetwornika C/A z sumowaniem prądów.
3. Obserwacja przebiegów w wybranych punktach kompensacyjnego przetwornika A/C.
4. Obserwacja przebiegów w wybranych punktach przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem.
5. Badanie podatności na zakłócenia o różnych częstotliwościach multimetru z przetwornikiem
całkującym.
str. 1
1. Obserwacja i badanie działania toru przetwarzania A/C-C/A
a) Schemat
OSC
CH1 CH2
BNC
BNC
BNC
Tor A/C  C/A
G
Rysunek 1 Schemat układu do obserwacji działania toru przetwarzania A/C-C/A
b) Wyniki pomiarów
Amplituda sygnału wejściowego: UmAC = _____ V
Składowa stała sygnału wejściowego: U0AC = _____ V
Amplituda sygnału wyjściowego: UmCA = ______ V
Składowa stała sygnału wyjściowego: U0CA = ______ V
Ilość stanów przyjmowanych przez tor przetwarzania: N = _______
Rozdzielczość przetwornika: Nb = log2N = ______ bit
Tabela 1
Amplituda napięcia Amplituda napięcia Ilość poziomów napięcia
wejściowego wyjściowego wyjściowego
UI [V] UO [V] N
2
4
6
8
10
12
Częstotliwość graniczna toru przetwarzania: fmax = ________ kHz
str. 2
c) Wnioski
d) Wykaz przyrządów i użytych elementów
str. 3
2. Wyznaczenie charakterystyk i błędów statycznych przetwornika A/C z bezpośrednim porównaniem
oraz przetwornika C/A z sumowaniem prądów.
a) Schemat układu pomiarowego
Zasilacz BNC BNC
Tor A/C  C/A
V2
DC
V1
Rysunek 2 Schemat układu do wyznaczenia charakterystyk statycznych przetworników A/C i C/A
b) Wyniki pomiarów
Tabela 2
komutacja napięcie napięcie napięcie teor. błąd komutacji błąd histerezy
Ni"!Ni+1 wejściowe wejściowe
m UAC1(m) [V] UAC2(m) [V] UACt(m) [V] "kAC(m) [mV] "hAC(m) [mV]
0"!1 -4,667
1"!2 -4,000
2"!3 -3,332
3"!4 -2,667
4"!5 -2,000
5"!6 -1,332
6"!7 -0,667
7"!8 0
8"!9 0,667
9"!10 1,332
10"!11 2,000
11"!12 2,667
12"!13 3,332
13"!14 4,000
14"!15 4,667
legenda tabeli:
UAC1  napięcie V1 zarejestrowane przy zwiększaniu napięcia
UAC2  napięcie V1 zarejestrowane przy zmniejszaniu napięcia
UACt  napięcie komutacji wyznaczone na podstawie znajomości zakresu i rozdzielczości
przetwornika
str. 4
Tabela 3
kod wej. napięcie wyjściowe napięcie teoretyczne UCAt błąd komutacji
n UCA(n) [V] [V] "kCA(n) [V]
0 0
1 0,625
2 1,250
3 1,875
4 2,500
5 3,125
6 3,750
7 4,370
8 5,000
9 5,625
10 6,250
11 6,875
12 7,500
13 8,125
14 8,750
15 9,375
c) Wzory i obliczenia
Przetwornik analogowo-cyfrowy
Teoretyczne wartości napięć komutacji wynikają z zakresu i rozdzielczości badanego przetwornika. Zostały
one wpisane do tabeli w rubryce UACt(m). Na podstawie ich znajomości oraz wartości zmierzonych napięć
wyznaczamy błędy histerezy i komutacji dla każdego, m-tego punktu komutacji przetwornika. Wartości
wpisujemy do rubryk w tabeli 2:
­Ä…kAC śąmźą=max #"U śą mźą-U śąmźą#",#"U śąmźą-U śąmźą#"
śą źą
AC1 ACt AC2 ACt
­Ä…tAC śąmźą=#"U śąmźą-U śąmźą#"
AC1 AC2
Wypadkowy błąd komutacji przetwornika A/C jest wartością maksymalną wybraną spośród błędów dla
poszczególnych punktów komutacji:
­Ä…kAC=max śą­Ä…kACśąmźąźą
= ________ [mV]
Wypadkowy błąd histerezy przetwornika A/C jest wartością maksymalną wybraną spośród błędów dla
poszczególnych punktów komutacji:
­Ä…tAC=max śą­Ä…tAC śąmźąźą
= ________ [mV]
Strefa martwa: nie występuje / występuje przy kodzie N = __________
str. 5
Przetwornik cyfrowo-analogowy
Teoretyczne wartości napięć wyjściowych wynikają z rozdzielczości i zakresu przetwornika. Zostały one
wpisane do tabeli w rubryce UCAt(n). Na podstawie ich znajomości i wartości zmierzonych napięć
wyznaczamy błędy komutacji dla każdej wartości kodu wejściowego n:
­Ä…kCA śąnźą=#"UCAśąnźą-U śą nźą#"
CAt
Wypadkowy błąd komutacji przetwornika C/A jest wartością maksymalną wybraną spośród wyznaczonych
błędów komutacji:
­Ä…kCA=max śą­Ä…kCAśąnźąźą
= ________ [mV]
Błędy histerezy są zbyt małe, aby było możliwe ich wyznaczenie z użyciem aparatury zastosowanej w
ćwiczeniu.
Strefa martwa: nie występuje / występuje przy kodzie N = __________
d) Wnioski
e) Wykaz przyrządów i użytych elementów
str. 6
3. Obserwacja przebiegów w wybranych punktach kompensacyjnego przetwornika A/C.
a) Schemat
BNC
SYNC
Zasilacz Przetwornik
BNC
DC kompensacyjny
OSC
Ux U
pp
CH1 CH2 EXT
BNC
BNC
Rysunek 3 Schemat układu do badania kompensacyjnego przetwornika A/C
b) Wyniki pomiarów
Przebieg napięcia kompensacji dla napięcia wejściowego ___________ [V] i kompensacji wagowej
Ilość kroków kompensacji w trybie kompensacji wagowej: ________
Czas wykonania pojedynczego pomiaru: Tk = _________ [ms]
Czas porównania pojedynczego bitu: Tq = __________ [ms]
Okres powtórzeń cyklów kompensacji: Tp = __________ [ms]
str. 7
Tabela 4  czasy przetwarzania przy kompensacji równomiernej
Lp Uwe [V] Tk [ms] Tq [ms] Tp [ms]
1
2
3
4
5
d) Wnioski
e) Wykaz przyrządów użytych w ćwiczeniu
str. 8
4. Obserwacja przebiegów w wybranych punktach przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem.
a) Schemat
OSC
CH1 CH2 EXT
3 BNC
Zasilacz Przetwornik
BNC
DC całkujący
2
b) Przebiegi napięcia całkowania
c) Wyniki pomiarów
Tabela 6
Napięcie wejściowe Czas pierwszego Czas drugiego Maksymalne
UI [V] całkowania T1 [ms] całkowania T2 [ms] napięcie Um [V]
str. 9
d) Wnioski
e) Wykaz przyrządów i użytych elementów
str. 10
5. Badanie odporności na zakłócenia o różnych częstotliwościach multimetru z całkującym
przetwornikiem A/C.
a) Wyniki pomiarów
Tabela 7
Częstotliwość Umin[V] Umax[V] Rozrzut wyników
zakłócenia [Hz] Umax-Umin[V]
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
b) Wykres zależności rozrzutu wyników od częstotliwości zakłócenia
str. 11
c) Wnioski
d) Wykaz przyrządów i użytych elementów
str. 12