1.Podstawowe operacje analogowo-cyfrowego przetwarzania
Próbkowanie – jest to zamiana sygnału ciągłego w czasie na jego wartości w dyskretne momenty czasowe. Próbkowanie jest to rozrzedzanie sygnału czasowe.

Kwantowanie - jest to zamiana wartości ciągłego sygnału w dziedzinie amplitudy (intensywności) na sygnał dyskretny w dziedzinie amplitudy, wartości sygnału są przyrównywane i zaokrąglony do najbliższej wartości zadanych poziomów kwantowania.

Kodowanie – wartości kwantów są przedstawione w odpowiednim kodzie.
2.Próbkowanie sygnału, podstawowe parametry: okres i częstotliwość
Najważniejszym parametrem próbkowania sygnału jest interwał próbkowania lub interwał dyskretyzacji. Jeżeli odstęp jest stały wtedy interwał próbkowania nazywa się okresem róbkowania. W razie okresowego próbkowanie drugim ważnym parametrem jest częstotliwość próbkowania. fp=1/Tp
3.Okresowe próbkowanie sygnałów dolno pasmowych: Twierdzenie Shanona kotelnikowa
Aby teoretycznie bez błędu z próbek odtworzyć sygnał z ograniczonym pasmem, (w sygnale są nieobecni składowe harmoniczne częstotliwość których ) jego należy próbkować z częstotliwością nie mniejszą za podwójną częstotliwość maksymalna w widmie sygnału: fp>=2fm
4.Podstawowe parametry kwantowania
Wartość kwantu - Odstęp pomiędzy sąsiednimi wartościami poziomów nazywa się przedziałem kwantowania (q),najczęściej ten przedział kwantowania jest stały (q=const), wtedy mówi się że kwantowanie równomierne. Istnieją systemy (adaptacyjne), gdzie wartość kwantu q jest funkcją wartości sygnału lub szybkości jego zmian, wtedy kwantowanie nazywa się nierównomiernym (adaptacyjnym).
Liczba kwantów w zakresie przetwarzania - jest to stosunek pełnego zakresu przetwarzania Uz - sygnału do przedziału kwantowania q. Nkw=Uz/q=FSR/q
Rozdzielczość kwantowania (wyrażona w bitach) wyznacza się jako logarytm z liczby kwantów n=log2(Nkw)
5.Podstawowa zasada przetwarzania analogowo-cyfrowego trwałości impulsu w wartość cyfrowa

Zasada przetwarzania analogowo-cyfrowego (cyfrowego pomiaru) trwałości impulsu polega na jego wstępnym przetwarzaniu w impuls otwierający bramkę Tx=T2 z następnym zliczaniem (przez licznik) impulsów o wzorcowej (precyzyjnie znanej) częstotliwości f1=fw.
6. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe (cyfrowy pomiar) częstotliwości sygnału impulsowego

Cyfrowy pomiar częstotliwości polega na wstępnym przetwarzaniu w każdego kresu sygnału wejściowego na jeden impuls Tx=1/fx z następnym zliczaniem (przez licznik) tych impulsów w czasie zadanego interwału czasowego Tpom.
7.Uproszczona klasyfikacja przetworników A/C napiecia. Przetwornik analogowo cyfrowy jako czarna skrzynka
Analogowo cyfrowe przetwarzanie:

a) z porównaniem bezpośrednim: -równoległe –zrównoważenia prostego –zrównoważenia wagowego –z przetwarzaniem redundancyjnym RSD. B) z przetwarzaniem pośrednim: -w interwał czasowy –w częstotliwość –sigma delta. Przyjmując przetwornik A/C napięcia jako czarną skrzynkę w nim można wyróżnić wejście analogowe (Ux) i wyjście cyfrowe (Dx), oprócz tego można wyróżnić także wejście referencyjne (Uref) i wejścia/wyjścia sterowania. Wynik przetwarzania przetwornika A/C jest wartością liczbową Dx=Nx wartości napięcia wejściowego Ux Dx=Nx=[Vx/q]
8. Przetwornik A/C z przetwarzaniem równoległym: struktura, podstawowe operacje, czasowe przebiegi, wzory
Analogowo-cyfrowy przetwornik z przetwarzaniem równoległym jest to najszybszy przetwornik A/C. Zasada przetwarzania polega na jednoczesnym porównaniu napięcia wejściowego Uwe=Ux ze wszystkimi poziomami kwantowania Uqi.

Te ostatni mogą być sformowany na przykład przez wielo rezystancyjny dzielnik napięciowy.

9.Wielostopniowe przetworniki AC z przetwarzaniem równoległym
Rozdzielczość przetwornika z przetwarzaniem równoległym jest ograniczona liczbą komparatorów oraz wyjść dzielnika napięcia: zwiększenie rozdzielczości o jeden bit wymaga zwiększenia komparatorów oraz rezystorów dzielnika dwa razy! Poprzednio zostało obliczono, że na przykład jeżeli rozdzielczość A/C stanowi 6 bitów, to liczba komparatorów oraz rezystorów dzielnika stanowi 64, a dla zwiększenia rozdzielczości A/C do 8 bitów liczba komparatorów oraz rezystorów powinna być 4 razy większą po 256. Dla zwiększenia rozdzielczości przetwornika A/C mogą być wykorzystywane metody wielostopniowe.

10. Przetwornik AC z przetwarzaniem kompensacyjnym wagowym
Zasada przetwarzania analogowo-cyfrowego metodą kompensacyjną polega na kompensacji wartości napięcia wejściowego (przetwarzanego) wartościami napięcia kompensacyjnego zgodnie z wybranym algorytmem. Formowanie wartości napięcia kompensacyjnego odbywa się w sposób

wagowy, kiedy kolejne wartości napięcia kompensacyjnego zmieniają się proporcjonalnie wartościom współczynnikom wagowym kodu dwójkowego: Np. 512mV-256mV-128mV-64mV-32mV-16mV-8mV-4mV-2mV-1mV.
11.Przetwornik AC z przetwarzaniem cyklicznym RSD
W takim przetworniku wykorzystuje się stałe napięcie referencyjne, a wartości kwantów są otrzymywani drogą cyklicznego wzmocnienia 2 razy sumy algebraicznej napięcia bieżącego oraz napięcia referencyjnego (sumy lub różnicy (w zależności od znaku) napięcia bieżącego oraz napięcia referencyjnego. Zasada przetwarzania analogowo cyfrowego RSD polega na cyklicznym porównaniem dwukrotnie zwiększonej wartości sygnału (napięcia) z wartościami progowymi

(dolną Q=-Uref/2 i górna P=+Uref/2) z następną kompensacją tego napięcia dodawaniem lub

odejmowaniem referencyjnego napięcia Uref, lub pozostawieniem jego bez zmian w zależności od wyniku porównania. Wynikiem przetwarzania jest specjalny szeregowy kod binarny ze znakami bitów.
12. Zasada przetwarzania AC ze wstepnym przetwarzaniem napicia w interwał czasowy
Przetwarzanie A/C polega na poprzednim przetwarzaniu napięcia wejściowego Ux w interwał czasowy Tx z następnym pomiarem tego interwału metodą zliczania impulsów. Wynik przetwarzania opisuje się zależnością Nx= Txfo=foKu/tUx
13. Metoda przetwarzania U/T z dwukrotnym całkowaniem
Metoda ta charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami metrologicznymi, zwłaszcza w stosunku dokładności przetwarzania oraz odporności na zakłócenia. Zasada przetwarzania U/T polega na: całkowaniu sygnału (napięcia, prądu) wejściowego Ux(t) w ciągu interwału czasowego zadanej trwałości T1 (pierwsza faza) i zgromadzeniu ładunku Q1 proporcjonalnego wartości

średniej sygnału wejściowego z następną kompensacją tego ładunku przez całkowanie

sygnału (napięcia, prądu) referencyjnego Uref odwrotnej polaryzacji i wyznaczaniu interwału czasowego Tx tej kompensacji (druga faza).

14.Funkcja i wspolczynnik przetwarzania AC z dwukrotnym całkowaniem
W interwale czasowym Tx będą zliczany impulsy o częstotliwości wzorcowej fw, dlatego wynik

przetwarzania A/C w zależności od wartości napięcia wejściowego (funkcja przetwarzania) opisuje się wzorem

$N_{X} = T_{x}f_{w} = \frac{T_{x}f_{w}}{U_{\text{ref}}}\overset{\overline{}}{U_{X}} = k_{A/C}*\overset{\overline{}}{U_{X}}$ gdzie k_A/C= $\frac{T_{x}f_{w}}{U_{\text{ref}}}$ jest współczynnikiem przetwarzania przetwornika A/C z dwukrotnym całkowaniem

15.Obliczanie parametrów współczynnika przetwarzania AC z dwukrotnym całkowaniem
Liczba kwantów Nkw zależy od zadanej wartości dopuszczalnej względnego błędu kwantowania dkw,dop (wartość graniczna bezwzględnego błędu kwantowania równa się 1 impulsowi: Δkw=±1 imp): δkw=(+-1/Nx)*100% Przy takich założeniach (zadane zakres Uz, Uref i dkw,dop) we współczynniku przetwarzania przetwornika A/C z integracyjnym przetwornikiem U/T Ka/c=Nz/Uz=T1fw/Uref

* Dla zadanej wartości δ_kw, min wyznaczamy minimalną wartość liczby kwantów

Maksymalna trwałość całkowania napięcia referencyjnego T2=Nz=fw Sumaryczny czas przetwarzania Tp=T1+T2

16. Zasada przetwarzania A/C ze wstępnym przetwarzaniem napięcia w częstotliwość impulsów

Przetwarzanie A/C polega na poprzednim przetwarzaniu napięcia wejściowego w częstotliwość impulsów z następnym pomiarem tej częstotliwości metodą zliczania impulsów

Wynik przetwarzania przetwornika A/C opisuje się zależnością N_x = T_pomf_x = k_U/fU_xT_pom = k_A/CU_x

17. Zasada przetwarzania integracyjnego przetwornika U/f działający na zasadzie bilansu ładunku: struktura, podstawowe operacje, czasowe przebiegi, wzory.

Zasada takiego przetwarzania polega na:

1) ciągłym w czasie całkowaniu napięcia wejściowego (Uwe=Ux) ze zgromadzeniem ładunku Qx w kondensatorze C integratora oraz 2) okresowym odbieraniem pewnej stabilnej porcji ładunku Q0 przy osiągnięciu wartości ładunku zgromadzonego przez całkowanie napięcia Uwe wartości progowej Qpr lub (napięcia progowego Upr) W interwale czasowym pomiędzy dwoma sąsiednimi

momentami czasowymi (t1 oraz t2) w których odbywa się odbiór ładunku Q0 sumaryczna

wartość ładunku nie zmienia się i równa się wartości progowej Qpr :

18. Obliczanie parametrów współczynnika przetwarzania A/C z integracyjnym przetwornikiem U/f działającym na zasadzie bilansu ładunku.

Podstawowe parametry A/C: 1) Zakres napięcia wejściowego Uz; 2) Zakres częstotliwości wyjściowej fz; 3) Liczba kwantów Nkw w zakresie przetwarzania, która decyduje o rozdzielczości (w bitach lub cyfrach dziesiątkowych). n₍₂₎ = log₂(N_kw) 4) Czas pomiaru Tz częstotliwości impulsów przetwornika U/f,

19. Przetworniki analogowo-cyfrowy z przetwarzaniem sigma-delta: struktura, podstawowe operacje, czasowe przebiegi, wzory
Szeroko rozpowszechniona teoria zwiększenia rozdzielczości sigma delta A/C bazuje na tym, że dzięki nadpróbkowaniu k razy w tyle samo razy rozszerza się szerokość widma szumu (błędów) kwantowania i, odpowiednio, obniża się poziom gęstości widmowej tego szumu w rozszerzonym paśmie. Jeżeli po nadpróbkowaniu odbierane na wyjściu A/C wartości cyfrowe sygnału przepuścić przez filtr cyfrowy dolnoprzepustowy, częstotliwość graniczna którego jest bliską do częstotliwości granicznej sygnału wejściowego, to większe część widma szumu kwantowania będzie zatrzymana (pozostanie się tylko ta część, która znajdzie się w paśmie sygnału wejściowego), dzięki czemu, będzie zwiększona rozdzielczość przetwornika analogowo cyfrowego.

20. Klasyfikacja podstawowych parametrów niedokładności przetworników A/C.
Parametry niedokładności: bład kwantowania, addytywne, multiplikatywne, dryf temperaturowy składowej addytywnej, dryft temperaturowy składowej multiplikowanej, Dryft czasowy składowej addytywnej, Dryft czasowy składowej multiplikatywnej, Nieliniowość całkowa, Nieliniowość różniczkowa. Szumy 1 Gęstość widmowa szumu napięciowego 2 Gęstość widmowa szumu prądowego Tłumienie zakłóceń 1 Normalnych (NMRR) 2 Wspólnych (CMRR)a
21. Błąd kwantowania

Szum kwantyzacji (zwany błędem kwantyzacji) – zniekształcenie sygnału powstające w procesie kwantyzacji.

22. Oddziaływania addytywne i multiplikatywne

Błędy systematyczne pozostające stałe to błędy addytywne(sumacyjne, błędy zera), błędy zmieniające się proporcjonalnie do wartości zmierzonej to błędy multiplikatywne(błąd czułości).

23. Dryfty temperaturowe i czasowe

*Odchylenia temperatury od wartości odniesienia powodują zmiany (dryfty) temperaturowe przesunięcia oraz nachylenia charakterystyki przetwarzania A/C lub inaczej powodują zmiany wartości błędów addytywnych oraz multiplikatywnych.

*Upływ czasu od momentu kalibracji A/C powodują zmiany (dryfty) czasowe przesunięcia oraz nachylenia charakterystyki przetwarzania A/C lub inaczej powodują zmiany wartości błędów addytywnych oraz multiplikatywnych.

24. Nieliniowość funkcji przetwarzania A/C

25. Zjawisko Aliasingu

Jeżeli ciąg danych reprezntuje próbki przebiegu sinuusoidalnego to nie możemy odpowiedzieć jaka to jest częstotliwość sygnału. Składowe sygnału o różnych częstotliwościach po próbkowaniu są nie rozróżnialne ponieważ jedne maskują drugie. Ta niejednoznaczość jest związana z dyskretyzacją czasową sygnału i nie istnieje dla sygnałów ciągłych. Niejednoznaczość częstotliwości z próbkowanego sygnału nosi nazwę aliasingu.

Aby uniknąć aliasingu należy zapewnić, aby sygnał próbkowany był ograniczony pasmowo do częstotliwości Nyquista, czyli połowy częstotliwości próbkowania. Można to uzyskać przez ograniczenie widma sygnału przy pomocy filtra nazywanego filtrem anty-aliasingowym. Filtr ten powinien mieć szerokość pasma mniejszą niż połowa częstotliwości próbkowania. Zazwyczaj stosuje się filtry o wyraźnie mniejszej szerokości pasma przepustowego, po to aby uwzględnić niewielkie tłumienie, które zachodzi na odcinku przejściowym charakterystyki filtra oddzielającego pasmo przepustowe od pasma zaporowego

26. Błędy pomiaru parametrów czasowo-częstotliwościowych. Częstotliwość graniczna uniwersalnego czasomierza - częstotliwościomierza.

Błąd dyskretyzacji charakteryzuje przetwarzanie analogowo-cyfrowe polegające na zliczaniu impulsów. Jest on związany z ograniczeniem liczby stanów wyjściowego sygnału cyfrowego i powstaje na skutek braku synchronizacji między momentami otwarcia i zamknięcia bramki logicznej, a sygnałem częstotliwości wzorcowej.