Przetwornik analogowo-cyfrowy kompensacyjny

1. Badanie przetwornika C\A.

a.) wyznaczanie charakterystyki przejściowej przetwornika PCA-1

Uwyj=f(ni)

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

Tabela pomiarów.

Dekada 4-3-2 Dekada 3-2-1

Uwy [V]	ni	Uwy	nj
0.48	51	0,51	52
0.98	99	0,98	99
1.49	157	1,59	159
2.03	199	2,10	210
2.52	249	2,58	258
3.00	304	3,04	304
3.51	350	3,54	354
4.07	399	4,04	404
4.49	460	4,55	455
4.98	498	5,16	514
5.53	550	5,45	546
5.99	617	6,00	601
6.49	650	6,65	667
7.04	705	7,10	712
7.48	752	7,63	765
7.98	804	8,09	811
8.48	849	8,56	858
9.02	907	9,12	911
9.49	950	9,46	945

Błędy przetwornika.

a.) błąd nieliniowości jest różnica między idealną charakterystyką przejściową , będącą linią prostą

a charakterystyką rzeczywistą ,dla której występują pewne nieliniowości-odstępstwa od idealnej

prostej.Błąd ten określa się jako maksymalną różnicę między charakterystyką rzeczywistą a idealną

wyrażoną zwykle w procentach zakresu lub w wartościach kroku całkowania Q. Błąd nieliniowości

w tym przypadku jest zbliżony do zera , wynika to z prawie idealnej liniowości charakterystyki.

b.) błąd przesunięcia zera;mamy z nim do czynienia gdy charakterystyka rzeczywista jest przesunięta w górę

w stosunku do charakterystyki idealnej.Błąd ten podaje się w woltach lub w procentach zakresu

przetwornika.Wartość tego błędu podana jest niżej.

c.) Błąd wzmocnienia; mamy z nim doczynienia gdy charakterystyka przejściowa przetwornika ma różne nachylenie od charakterystyki idealmej.Błędy przesunięcia i wzmocnienia można obliczyć poprzez wyznaczenie współczynników a i b z równania charakterystyki przejściowej przetwornika y=ax+b ,korzystając z metody najmniejszych kwadratów :

Po wykonaniu obliczeń otrzywano:

y=0.001x+0.09

czyli:

-błąd wzmocnienia a=0.001%

-błąd przesunięcia zera b=0.09[v]

2. Badanie składanego woltomierza cyfrowego.

a.) montaż woltomierza.

b.)porównanie wskazań wolotomierza badanego z wzorcowym.

c.) oszacowanie klasy dokładności badanego woltomierza.

rys. nr2 Schemat składanego woltomierza cyfrowego.

Na rysunku nr 2 przedstawiony został prosty woltomierz cyfrowy,zbudowany na przetworniku PCA-1.Zasada jego działania polega na porównywaniu mierzonego napięcia stałego Ux ze skokowo narastającym napięciem odniesienia z prezetwornika C/A.Impulsy generatora funkcyjnego powodują zwiększanie zawartości licznikó CPO i jednocześnie inicjują przetwarzanie C/A.

Trwa to do chwili gdy skokowo narastające napięcie na wyjściu przetwornika osiągnie wartość napięcia Ux,wtedy to komparator porównujący oba napięcia zamyka bramki i blokuje impulsy zwiększające zawartość CPO i wstrzymuje proces przetwarzania przetwornika.

Tabela pomiarów.

Uwe[v]	Uwy[v]	Ni
0,5	0,55	56
0,75	0,81	82
1,00	1,07	108
1,25	1,36	136
1,51	1,61	162
1,75	1,87	187
2,00	2,14	214
2,25	2,42	242
2,50	2,68	268
2,75	2,96	296
3,00	3,23	323
3,25	3,50	350
3,50	3,78	378
3,75	4,09	409
4,00	4,34	434
4,25	4,61	461
4,50	4,88	489
4,75	5,16	517
5,00	5,42	544

Błędy przesunięcia zera i wzmocnienia określamy podobnie jak w poprzedniej części ćwiczenia .Na podstawie metody najmniejszych kwadratów , równanie charakterystyki rzeczywistej przetwarzania ma postać:

y(x)= 0.01 x+0.005 ,

czyli: Błąd zera b=0.005V Błąd wzmocnienia a=0.01% Błąd nieliniowości s=1%

Obliczanie klasy woltomierza

Największa różnica między napięciem wzorcowy , a badanym wynosi:

Pmax=0.1[v]

k=(Pmax\Umax)*100%=2

3. Zależność dokładności pomiaru napięcia od częstotliwości zliczania C/A.

Błąd został obliczony z następującego wzoru:

n=|(Nrz-N)\Nrz|*100%

gdzie:

Nrz=284 Hz N=niśr

f[Hz]	N		f[Hz]	N	
10	4,35	0	500	4,33	0,23
15	4,35	0,23	800	4,33	0,23
20	4,34	0,23	1000	4,33	0,23
30	4,33	0,23	1500	4,52	0
50	4,33	0,23	2000	4,33	0,23
80	4,33	0	3000	4,32	0,23
100	4,33	0	5000	4,33	0,23
150	4,32	0	8000	4,40	0,23
200	4,33	0,23	10000	6,22	0,2
300	4,32	0,23

Zależność U_wy=f(N)

Zależność N=f(U_we)

Charakterystyka częstotliwościowa f=f(N)

Wnioski:

Na podstawie charakterystyki przejściowej badanego przetwornika cyfrowo-analogowego można stwierdzić , że ma ona charakter liniowy , wykazuje małe odstępstwa od charakterystyki idealnej.Odstępstwa te są spowodowane małymi wartościami błędów: przesunięcia zera , wzmocnienia , a także prawie nie widocznym na charakterystyce błędem nieliniowości.Wartość tych błędów ulega zmianie w czasie na skutek starzenia się elementów prz. oraz wskutek zmian temp. Małe błędy przetwornika świadczą odobrej klasie przetwornika C\A.W drugiej części ćw. badaliśmy składany woltomierz.Możemy stwierdzić , że taki woltomierz nie mierzy zbyt dokładnie napięcia. Ostatnia częścią ćw. było wyznaczenie błędu przetwornika w funkcji częstotliwości. Tutaj możemy stwierdzić, że wraz ze wzrostem częstotliwości rośnie w znacznym stopniu błąd przetwarzania. Z wykresu widać , że dla dużych częstotliwości błąd ten ma dosyć dużą wartośc

---