1. Rozdzielczość analogowo-cyfrowego przetwornika w przetwarzaniem równoległym wynosi n=8 bitów, zakres przetwarzania U_FS=±2.56 V. Wyznaczyć liczbę komparatorów przetwornika, liczbę kwantów N_kw oraz wartość jednego kwantu q w mV.

8= log₂N_kw

2⁸ = N_kw

N_{kw =} 256

q= 2.56 / 256 = 0.01

1. Rozdzielczość analogowo-cyfrowego przetwornika wynosi d=4½ cyfry dziesiątkowe, zakres przetwarzania U_FS=±20 V. Wyznaczyć liczbę kwantów N_kw oraz wartość jednego kwantu q w mV.

4 ½ -> Nkw=20 000 3 ½ ->Nkw=2000 -> trzy zera dwójka z przodu

$$q = \frac{2*Uz}{\text{Nkw}} = \frac{2*20}{20\ 000} = 2mV$$

1. Wartość bitu najmniej znaczącego przetwornika cyfro-analogowego wynosi q=0.25 mV, liczba kwantów stanowi N_kw=4096, Wyznaczyć rozdzielczość przetwornika cyfro-analogowego oraz zakres jego napięcia wyjściowego U_C/Awy. Wyznaczyć liczbę rezystorów o wartości R oraz o wartości 2R w układzie C/A R-2R.

N_kw=2ⁿ 4096=2¹² -> n=12 U_C/Awy12=n*q=12*0,25[Mv]=3 [mV]

1. Uniwersalny czasowo-częstościomierz charakteryzuje się maksymalnym czasem otwarcia bramki przy pomiarze częstotliwości T=1 s oraz maksymalną częstotliwością generatora wzorcowego (przy pomiarze interwału czasowego) f_gen=10 MHz. Wyznaczyć metodę pomiaru tej częstotliwości, która zapewnia mniejszy błąd zliczania (kwantowania), obliczyć wartość graniczną względną błędu zliczania (kwantowania).

CHOLERA WIE, ale….

Tutaj Nx wyjdzie 10 000 000

Błąd kwantowania:

I jak to niby policzyć?

1. ADC z dwukrotnym całkowaniem ma zakres przetwarzania napięcia wejściowego U_FS=2 V i rozdzielczość 4,5 cyfry dziesiątkowych (wskazanie 0.0000÷1.9999 V), czas całkowania sygnału pomiarowego wynosi T₁=20 ms, wartość napięcia referencyjnego U_ref=8 V. Wyznaczyć wartość częstotliwości generatora wzorcowego f_gen dla zapewnienia wyniku przetwarzania liczbowo proporcjonalnego do wartości napięcia wejściowego, wyznaczyć maksymalny czas T₂ całkowania napięcia referencyjnego oraz sumaryczny czas przetwarzania T_ADC.

Dla rozdzielczości 4,5 cyfry oraz zakresu 2V N_x = 20000

$$f_{\text{gen}} = \frac{N_{x} \bullet U_{\text{ref}}}{T_{1} \bullet U_{\text{FS}}} = 4\ MHz$$

Max czas całkowania napięcia referencyjnego:

$$T_{2} = \frac{N_{x}}{f_{\text{gen}}} = 5ms$$

Sumaryczny czas przetwarzania:

T_ADC = T₁ + T₂ = 25ms

1. Dla zadanej wartości napięcia przetwarzanego V_x=5.3 V przedstawić proces przetwarzania kompensacyjnego wagowego n=8 bitowego analogowo-cyfrowego przetwornika, zakres przetwarzania którego wynosi U_FS=6.4 V. Wstępnie wyznaczyć wartość kwantu q. Przedstawić wynik analogowo cyfrowego przetwarzania.

1. Dla zadanej wartości napięcia przetwarzanego V_x=-2.6 V przedstawić proces przetwarzania n=8 bitowego analogowo-cyfrowego przetwornika RDS, wartość referencyjnego napięcia wynosi V_ref=±12,8 V, wartości progowe U_pr=±6,4 V Przedstawić wynik analogowo cyfrowego przetwarzania.

Sposób na sprawdzenie wyniku:

V_x=2,6 [V] Uref=12,8 [V] P₍₊₎=6,4 [V] Q₍₊₎=-6,4 [V] n=8

Nr cyklu	Ui	Porównanie	Ukomp	Po komp.	X2
		Ui>Up (+6,4)	Ui<Uq (-6,4)
1	-2,6	0	0	0	-2,6
2	-5,2	0	0	0	-5,2
3	-10,4	0	1	+12,8	2,4
4	4,8	0	0	0	4,8
5	9,6	1	0	-12,8	-3,2
6	-6,4	0	0	0	-6,4
7	-12,8	0	1	+12,8	0
8	0	0	0	0	0

q=2*U_ref/2ⁿ=2*6,4/2⁸=12,8/256=0,05 Nx=[Ux/q]=[-2,6/0,05]=51,95

Nx=b1-b2=0000 1000 – 0010 0010 = …

1. Dla zadanej wartości napięcia przetwarzanego V_x=+4 V przedstawić proces sigma-delta analogowo cyfrowego przetwarzania pierwszego rzędu, jeżeli wartość referencyjnego napięcia wynosi V_ref=±10 V oraz wartość napięcia na wyjściu integratora w moment startowy (stan początkowy) wynosi V_0int=+1 V. Stała czasowa całkowania równa okresu impulsów zegarowych. Liczba cykli przetwarzania powinna być taką żeby kolejne stany wyjściowe integratora ułożyli się w jeden okres. Wyznaczyć i przedstawić wynik analogowo cyfrowego przetwarzania.

V_x=4 [V] V_ref=±10 [V] V_out=1 [V]

U_{we int1}=U_x+U_ref=4+10=14 U_{we int2}=U_x-U_ref=4-10=-6

n₁=3 n₀=7

q=2*U_ref/n₁+n₀=2*10/7+3=20/10=2

N_x=n₁-n₀/ n₁+n₀=3-7/3+7=-4/10=-0,4

T_A/C=T₀*( n₁+n₀)=10T₀

1. Oszacowanie składowych niepewności wskazania przetwornika A/C (lub cyfrowego miernika). Dla zadanych parametrów przetwornika A/C (cyfrowego multimetru): Zakres U_FSR=2.56 V, rozdzielczość 12 bitów, wskazanie N_x =Re=100111001110, parametry niedokładności – wartości graniczne odchyleń wskazań w warunkach odniesienia: ± 0,1 % of Re + ± 0,08 % of FSR; dryfty temperaturowe ±0,01 % of Re +±0,02 % of FSR przy odchyleniu temperatury od nominalnej (22±5)^oC na 1^oC (pomiar zrealizowany przy temperaturze około 15^oC); dryft czasowy ±0,02 % of Re + ±0,02 % of FSR w ciągu 1 rok (pomiar zrealizowany w 10 mies po ostatniej kalibracji) obliczyć wartości graniczne odchyleń wskazania przetwornika: 1) w warunkach odniesienia; 2) od dryftu temperaturowego; 3) od dryftu czasowego.

U_FSR=20V 00,000-19,999V -> q=0,001=1mV Ux=Re=15,432V

niedokładność: ±0,025% of Re + ±0,02% of FSR

temperaturowe: ±0,005% of Re + ±0,002% of FSR (22±2)°C na 10°C; pomiar ok. 27°C

dryft czasowy: ±0,005% of Re + ±0,005% of FSR w ciągu 90 dni; pomiar 80 dni

rozkład prawdopodobieństwa: 0,9 lub 0,95

U_B(U_{x kw})=q/$\sqrt{3}$=1m/$\sqrt{3}$= 0,578 mV

U_B(U_x)=(0,025%*15,432+0,02%*20)/(100%*$\sqrt{3}$)= 4,54 mV

U_Bθ(U_x)=(0,005%*15,432+0,002%*20)*5°C/(1°C *100%*$\sqrt{3}$)=1,172*5°C/$\sqrt{3}$= 3,39 mV

U_Bt(U_x)=(0,005%*15,432+0,005%*20)*80dni/(90dni *100%*$\sqrt{3}$)=1,77*80dni/90dni*$\sqrt{3}$=

= 0,91 mV

U_C(U_x)=$\sqrt{{UB(U\text{x\ kw})}^{2} + {UB(Ux)}^{2} + {U\text{Bθ}(Ux)}^{2} + {U\text{Bt}(Ux)}^{2}}$=$\sqrt{{0,578}^{2} + {4,54}^{2} + {3,39}^{2} + {0,91}^{2}}$=$\sqrt{33,266} = 5,77\ \lbrack mV\rbrack$

U_p(U_C)=k_p0,9* U_C(U_x)=1,65* 5,77=9,52 [mV] U_p(U_C)=k_p0,95*U_C(U_x)=1,96*5,77=11,3 [mV]

1. Oszacowanie składowych niepewności wskazania przetwornika A/C (lub cyfrowego miernika). Dla zadanych parametrów przetwornika A/C (cyfrowego multimetru): Zakres U_FSR=10 V, rozdzielczość 4 cyfry dziesiątkowych (zakres wskazań 0.000÷9.999 V), wskazanie U_x=Re =5,432 V, parametry niedokładności – wartości graniczne odchyleń wskazań w warunkach odniesienia: ± 0,05 % of Re + ± 0,04 % of FSR; dryfty temperaturowe ±0,005 % of Re +±0,002 % of FSR przy odchyleniu temperatury od nominalnej (22±2)^oC na 1^oC (pomiar zrealizowany przy temperaturze około 29^oC); dryft czasowy ±0,005 % of Re + ±0,005 % of FSR w ciągu 60 dni (pomiar zrealizowany w 50 dni po ostatniej kalibracji) obliczyć wartości graniczne odchyleń wskazania: 1) w warunkach odniesienia; 2) od dryftu temperaturowego; 3) od dryftu czasowego.

2. Podstawowe operacje analogowo-cyfrowego przetwarzania

3. Przetworniki analogowo-cyfrowy z przetwarzaniem cyklicznym RSD: struktura, podstawowe operacje, czasowe przebiegi, wzory

4. Rozdzielczość analogowo-cyfrowego przetwornika w przetwarzaniem równoległym wynosi n=8 bitów, zakres przetwarzania U_FS=±5.12 V. Wyznaczyć liczbę komparatorów przetwornika, liczbę kwantów N_kw oraz wartość jednego kwantu q w mV.

Liczba komparatorów 2^n=256

Nkw=2^n=256

q=2Vfs/Nkw=0,04mV

1. Uniwersalny czasowo-częstościomierz charakteryzuje się maksymalnym czasem otwarcia bramki T=10 s przy pomiarze częstotliwości) oraz maksymalną częstotliwością generatora wzorcowego (przy pomiarze interwału czasowego) f_gen=10 MHz. Wyznaczyć metodę pomiaru częstotliwości f_x=7,5 kHz, która zapewnia mniejszy błąd zliczania (kwantowania), obliczyć wartość graniczną względną błędu zliczania (kwantowania).

2. Dla zadanej wartości napięcia przetwarzanego V_x=+5 V przedstawić proces sigma-delta analogowo cyfrowego przetwarzania pierwszego rzędu, jeżeli wartość referencyjnego napięcia wynosi V_ref=±8 V oraz wartość napięcia na wyjściu integratora w moment startowy (stan początkowy) wynosi V_0int=-1 V. Stała czasowa całkowania równa okresu impulsów zegarowych. Liczba cykli przetwarzania powinna być taką żeby kolejne stany wyjściowe integratora ułożyli się w jeden okres. Wyznaczyć i przedstawić wynik analogowo cyfrowego przetwarzania.

3. Dla zadanej wartości napięcia przetwarzanego V_x=6.6 V przedstawić proces przetwarzania kompensacyjnego wagowego n=8 bitowego analogowo-cyfrowego przetwornika, zakres przetwarzania którego wynosi U_FS=8.192 V. Wstępnie wyznaczyć wartość kwantu q. Przedstawić wynik analogowo cyfrowego przetwarzania.

4. Oszacowanie składowych niepewności wskazania przetwornika A/C (lub cyfrowego miernika). Dla zadanych parametrów przetwornika A/C (cyfrowego multimetru): Zakres U_FSR=20 V, rozdzielczość 41/2 cyfry dziesiątkowych (zakres wskazań 0.000÷19.999 V), wskazanie U_x=Re =15,481 V, parametry niedokładności – wartości graniczne odchyleń wskazań w warunkach odniesienia: ± 0,05 % of Re + ± 0,04 % of FSR; dryfty temperaturowe ±0,004 % of Re +±0,003 % of FSR przy odchyleniu temperatury od nominalnej (22±2)^oC na 1^oC (pomiar zrealizowany przy temperaturze około 26^oC); dryft czasowy ±0,003 % of Re + ±0,004 % of FSR w ciągu 90 dni (pomiar zrealizowany w 80 dni po ostatniej kalibracji) obliczyć wartości graniczne odchyleń wskazania: 1) w warunkach odniesienia; 2) od dryftu temperaturowego; 3) od dryftu czasowego.