ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ TRANSPORTU Zakład Telekomunikacji w Transporcie

LABORATORIUM ELEKTRONIKI 2

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 32

Badanie przetworników A/C i C/A

z wykorzystaniem programu LabView

SKŁAD ZESPOŁU 1. Bartosz Kapusta

GRUPA TT

SEMESTR VII

Data wykonania ćwiczenia 28.10.2008

Data oddania sprawozdania 17.11.2008

1. Badanie przetwornika analogowo - cyfrowego

Moje zadanie polegało na manipulacji potencjometrem wzmacniacza analogowego w zakresie 0 [V] do 5 [V]. Po każdej zmianie wartości napięcia odczytywałem wartość uzyskaną za przetwornikiem A/C. Wartości uzyskane miały postać binarną odczytywaną z odpowiednio zapalonych diod oznaczonych: 00, 01, 02, …, 07. Bit o największej wadze oznaczony jest symbolem 07.

Wyniki przeprowadzonego badania wraz z obliczeniami:

Pomiar									Obliczenia
Numer pomiaru	Oznaczenie diody								Wartość dziesiętna	Wartość napięcia [V]	Długość przedziału błędu	Błąd
		00	01	02	03	04	05	06					07
1									0	0	0	0
2		X	X		X				22	0,43137	0,00169	0,000843
3	X		X		X	X			53	1,03922	0,00406	0,00203
4				X			X		72	1,41176	0,00551	0,002757
5			X		X		X		84	1,64706	0,00643	0,003217
6		X				X	X		98	1,92157	0,00751	0,003753
7				X				X	136	2,66667	0,01042	0,005208
8	X	X	X	X	X	X	X	X	255	5	0,01953	0,009766
	X	- oznacza diodę zapaloną

Sposób przeprowadzania obliczeń poszczególnych kolumn:

„Wartość dziesiętna” - obliczenie wartości dziesiętnej odpowiadającej poszczególnym diodom zapalonym. Istnieje kilka sposobów przeliczania wartości binarnych na dziesiętne. Skorzystałem z najszybszej, tj. kalkulatora.

„Wartość napięcia” - skorzystałem z prostej proporcji, aby obliczyć wartość napięcia. Obliczana wg wzoru:

, gdzie WD - wartość dziesiętna, WN - wartość napięcia.

„Długość przedziału błędu” - jest to wartość napięcia podzielona przez 2_­⁸.

„Błąd” - jest to długość przedziału błędu podzielona przez 2.

2. Badanie przetwornika cyfrowo - analogowego

Moim zadaniem było przeprowadzenie badania nad sposobem działania przetwornika cyfrowo - analogowego C/A. Polegało to na włączeniu programu sterującego przetwornikiem C/A, który zmieniał napięcie na przetworniku w zakresie od 0 [V] do 5[V] w sposób ciągły, z możliwością zatrzymania działania programu w dowolnej chwili. Program obliczał w sposób matematyczny (za pomocą wzoru) wartości, które powinniśmy osiągnąć na wyjściu przetwornika C/A. Miałem możliwość również pomiaru napięcia na wyjściu przetwornika za pomocą miernika.

Wyniki przeprowadzonego badania wraz z obliczeniami:

Pomiar			Obliczenia
Numer pomiaru	Wynik mat.	Pomiar emp.	Długość przedziału błędu mat.	Błąd mat.	Lewa krawędź przedziału błędu mat.	Prawa krawędź przedziału błędu mat.	Pomiar empiryczny zawiera się w przedziale błędu:
1	0	0	0	0	0	0	TAK
2	1,45	1,452	0,00566	0,00283	1,44717	1,45283	TAK
3	2,41	2,413	0,00941	0,00471	2,40529	2,41471	TAK
4	2,96	2,962	0,01156	0,00578	2,95422	2,96578	TAK
5	3,73	3,728	0,01457	0,00729	3,72271	3,73729	TAK
6	4,22	4,21	0,01648	0,00824	4,21176	4,22824	NIE
7	4,45	4,45	0,01738	0,00869	4,44131	4,45869	TAK
8	5	5	0,01953	0,00977	4,99023	5,00977	TAK

Sposób przeprowadzania obliczeń poszczególnych kolumn:

„Długość przedziału mat.” - wynik obliczeń matematycznych (kol. „Wynik mat.”) podzielona przez 2⁸.

„Błąd mat.” - długość przedziału błędu podzielona przez 2.

„Lewa krawędź przedziału błędu mat.” - wynik obliczeń matematycznych programu po odjęciu błędu matematycznego.

„Prawa krawędź przedziału błędu mat.” - wynik obliczeń matematycznych programu po dodaniu błędu matematycznego.

Wnioski

Istota błędu przetwarzania A/C i C/A

Rys. 1. Porównanie sygnału analogowego (ciągłego) i cyfrowego (łamanego).

Sygnał cyfrowy jest sygnałem o wartościach zmieniających się skokowo. Oznacza to, że nie da się osiągnąć każdej wartości przekazywanej przez sygnał analogowy. Zobrazowałem tą sytuację na rysunku Rys. 1. Błąd przy przetwarzaniu A/C i C/A można świadomie zmniejszać bądź zwiększać wedle potrzeb regulując próbkowanie przetwornika. Na laboratorium miałem do dyspozycji przetworniki 8-bitowe.

Przetwarzanie A/C

Przetwarzanie analogowo - cyfrowe badałem za pomocą przetwornika 8-bitowego, którego wartości wyjścia przedstawione były za pomocą zapalających się diod. Sygnał analogowy, zmieniany za pomocą potencjometru przetwornik A/C zmieniał na cyfrowy. Błąd przetwornika przyjmuje wartość ~0,01 dla 5 [V], więc jest na tyle mały, że tego typu przetworniki można stosować w wielu rozwiązaniach dostępnych elektroniki i nie tylko.

Aproksymując błąd dla 230 [V] uzyskamy błąd ~0,45 [V], który już może mieć znaczenie dla projektanta i należy brać go pod uwagę podczas pracy.

Wartość napięcia [V]	Długość przedziału błędu	Błąd
5	0,01953	0,009766
230	0,89844	0,449219

Przetwarzanie C/A

Podczas badania przetwarzania cyfrowo - analogowego badałem różnice w wynikach pochodzących z metody komputerowego obliczania i empirycznej. Jak widać w wynikach dla większości pomiarów metoda empiryczna i matematyczna daje wyniki zbliżone do siebie.

Podczas laboratorium miałem sprawdzić, czy wzór zastosowany w programie jest poprawny. Według mnie odpowiedź brzmi: tak. Dla pomiaru numer 6 widać, że przedział błędu nie pokrywa się z wartością uzyskaną empirycznie. Jednak podczas badań nie brałem pod uwagę błędu pomiaru empirycznego, który z pewnością dla tego typu instalacji będzie większy niż brakujące ~0,002.

T

U

---