1.Wiadomości wstępne

Przetwornik A/C-przetwarza wielkość analogową na cyfrową.

W naszym ćwiczeniu na laboratorium wykorzystywaliśmy przetwornika A/C firmy Analog Devices AD 670 który jest przetwornikiem kompensacyjnym o konfiguracji unipolarnej i maksymalnym zakresie przetwarzania U=2.55[V]

Zapoznajmy się z podstawowymi błędami występującymi w przetworniku A/C

Błąd zera: różnica pomiędzy zmierzoną wartością napięcia wejściowego dla słowa 0 a wartością teoretyczną

Błąd wzmocnienia: różnica pomiędzy zmierzoną wartością napięcia wejściowego pomniejszonego o błąd zera dla największego słowa kodowego.

Błąd nieliniowości całkowej: różnica pomiędzy zmierzoną wartością napięcia wyjściowego a wartością teoretyczną, którą wyznacza linia poprowadzona przez początek i koniec zakresu przetwarzania.

Błąd nieliniowości różniczkowej: różnica pomiędzy rzeczywistą wartością kwantu a skorygowaną wartością kwantu. Rzeczywista wartość kwantu to różnica pomiędzy dwoma napięciami wejściowymi dla kolejnych słów kodowych.

Oto definicje podstawowych błędów. Wzory na obliczenie będą podane w dalszej części sprawozdania. A teraz przedstawmy schematy blokowe.

• Schemat blokowy testera przetwornika.

• Schemat blokowy stanowiska do badania przetwornika

2.Obliczyć wartość maksymalną słowa kodowego w notacji dziesiętnej. Obliczyć wartość kwantu przetwornika oraz nominalne wartości napięcia wejściowego przy których następuje przeskok ze słowa kodowego 0 na 1 oraz z przedostatniego na ostatni.

• Wartość maksymalna słowa kodowego

D=255₍₁₀₎ w systemie dziesiętnym

D=1111 1111₍₂₎ w systemie dwójkowym

• Wartość kwantu przetwornika.

q=U_FS/2^N=2.55[V]/256=0.01[V]=10[mV]

• Wartość napięć, przy których następuje przeskok.

U_pi=iq+0.5q

U_p0=0.005[V]

U_p254=2.545[V]

3. Tabela podstawowych błędów przetwornika.

Obliczenia podstawowych błędów.

• Błąd zera.

Δ0= U_p0-0.5q=0.0059-0.005=0.0009[V]

• Błąd wzmocnienia.

Δwz= (U_p254- U_p0)- (U_p254nom- U_p0nom)=(2,537-0,0059)-(2,545-0,005)=2,5311-2,54=-0.009[V]

• Wyznaczamy napięcie zmiany kodu po skorygowaniu błędu zera

U_pi(0sk)= U_pi- Δ0

• Wyznaczamy napięcie zmiany kodu po skorygowaniu błędu wzmocnienia.

U_pi(0wsk)= U_pi(0sk)- (i* Δwz)/254

• Błąd nieliniowości całkowej.

Δci= U_pi(0wsk)- U_pinom

• Błąd nieliniowości różniczkowej.

Δri=[ U_pi(0wsk)- U_pi-1(0wsk)]-q

Tak, więc po obliczeniach widzimy ile wynosi błąd zera i błąd wzmocnienia.

Δ0=0.0009[V]

Δwz=-0.009[V]

Jak widać błąd zera jest dodatni natomiast wzmocnienia ujemny.

A teraz przedstawmy tabele uwzględniającą błędy nieliniowe:

i	Upinom[których]	Upi[V]	Upi(0sk)[V]	Upi(0wsk) [V]	Δci[V]	Δri[V]
0	0,005	0,0059	0,005	0,0050	0	-
1	0,015	0,0161	0,0152	0,0125	-0,0025	-0,0025
2	0,025	0,0261	0,0252	0,0253	-0,0003	0,0028
3	0,035	0,0364	0,0355	0,0356	-0,0006	0,0003
4	0,045	0,0461	0,0452	0,0453	-0,0003	-0,0003
5	0,055	0,0560	0,0551	0,0552	-0,0002	-0,0001
6	0,065	0,0663	0,0654	0,0655	-0,0005	0,0003
7	0,075	0,0762	0,0753	0,0754	-0,0004	-0,0001
125	1,255	0,5966	0,5957	0,6001	-0,6549	-
126	1,265	0,6157	0,6148	0,6193	-0,6457	0,0092
127	1,275	0,6262	0,6253	0,6298	-0,6452	0,0005
128	1,285	0,6355	0,6346	0,6391	-0,6459	-0,0007
129	1,295	0,6463	0,6454	0,6499	-0,6451	0,0008
130	1,305	0,6558	0,6549	0,6552	-0,6498	-0,0047
131	1,315	0,6652	0,6643	0,6689	-0,6461	0,0037
132	1,325	0,6754	0,6745	0,6791	-0,6459	0,0002
247	2,475	2,477	2,4761	2,4848	0,0098	-
248	2,485	2,486	2,4851	2,4939	0,0140	-0,0009
249	2,495	2,495	2,4941	2,4998	0,0048	-0,0041
250	2,505	2,505	2,5041	2,5129	0,0079	0,0031
251	2,515	2,516	2,5151	2,5239	0,0089	0,0010
252	2,525	2,525	2,5241	2,5299	0,0049	-0,0040
253	2,535	2,535	2,5341	2,5430	0,0080	0,0031
254	2,545	2,537	2,5361	2,5450	0	-0,0080

A teraz przedstawmy kilka charakterystyk:

4.Zakres napięcia wejściowego, przy którym wartość słowa kodowego jest nieustalona.

i	U[V]
1	0,0043
		0,0050
	2	0,0132
		0,0147
	3	0,0239
		0,0254
	127	1,265
		1,266
	128	1,273
		1,274
	129	1,283
		1,285
	253	2,524
		2,525
	254	2,533
		2,535
	255	2,543
		2,546

5. Zaobserwowane zachowanie się wykresu na oscyloskopie.

• Dla częstotliwości H=50 kHz

T= 5us/dz

1 kratka= 1V/dz

• Dla częstotliwości H=80 kHz.

T=5us/dz

1kratka= 1V/dz

• Dla częstotliwości H=100 kHz

T=5us/dz

1kratka= 1V/dz

• Dla częstotliwości H=110 kHz.

T=5us/dz

1kratka= 1V/dz

• Dla częstotliwości H=160 kHz

6. Wnioski.

W naszym ćwiczeniu badaliśmy przetwornik A/C kompensacyjny AD 670. Naszym zadaniem było zbadanie podstawowych błędów tego przetwornika.

Oto podstawowe błędy i ich wartości:

Δ0=0.0009[V]

Δwz=-0.009[V]

Te dwa błędy są związane z błędami liniowości. Natomiast błędy nieliniowości przedstawiają się następująco.

Błędy nieliniowości całkowej:

Największa jego wartość zawiera się w przedziale słowa 125 do 132 i jego wartość waha się w przedziale: -0,7: -06 V. W tym przedziale różnica pomiędzy zmierzoną wartością napięcia wyjściowego a wartością teoretyczną, którą wyznacza linia poprowadzona przez początek i koniec zakresu przetwarzania jest największa. Jednak wartość tego błędu mieści się w zakresie błędu podanego przez producenta, czyli firmę ANALOG DEVICES.

Błędy nieliniowości różniczkowej:

Największa jego wartość wynosi 9,2 mV dla słowa 126. W tym punkcie różnica pomiędzy rzeczywistą wartością kwantu a skorygowaną wartością kwantu jest największa. Rzeczywista wartość kwantu to różnica pomiędzy dwoma napięciami wejściowymi dla kolejnych słów kodowych. Wartości naszego błędu również mieszczą się w przedziale podanym przez producenta, czyli wyżej wymienioną firmę.

Zakres napięcia wejściowego, przy którym wartość słowa kodowego jest nieustalona przedstawiona w punkcie 4 w tabeli przedstawia się następująco: różnica między przeskokiem jest niewielka i wynosi około kilka mV. Związane jest to z tym, że między tymi kilkoma mV przetwornik nie ma ustalonej wartości słowa na wyjściu.

Widać, z zaobserwowanych przebiegów na oscyloskopie, że na wyjściu status dla częstotliwości H= 50 kHz słowa przetwornika nie wypadają wszystko działa poprawnie Przy częstotliwości H=100 kHz widać ze już prawie, co drugie słowo jest zapamiętywane. Natomiast dla częstotliwości H=110 kHz już tylko co drugie słowo jest przepisywane.

---