Laboratorium Miernictwa Cyfrowego
Ćwiczenie nr 3
Data wykonania ćwiczenia 23.04.2012r.

1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia było badanie oraz obserwacja przetwarzania sygnału analogowo-cyfrowego. Zapoznanie się z obsługą oscyloskopu typu TDS1002B.

1. Wykorzystany sprzęt i oprogramowanie

• oscyloskop cyfrowy typu TDS1002B

• program komputerowy OpenChoice Desktop

• aplikacja vBTC1.0,

1. Wprowadzenie

   1. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów (CPS; ang. Digital Signal Processing, DSP) - dziedzina nauki i techniki zajmująca się sygnałami w postaci cyfrowej i metodami przetwarzania takich sygnałów. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów i analogowe przetwarzanie sygnałów są gałęziami nadrzędnej dyscypliny: przetwarzania sygnałów. W ramach CPS wskazać można takie obszary jak: cyfrowe przetwarzanie dźwięku, cyfrowe przetwarzanie obrazów oraz przetwarzanie mowy. Pierwszym etapem cyfrowego przetwarzania sygnałów jest zazwyczaj konwersja sygnału z postaci analogowej na cyfrową za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego. Często, sygnał przetworzony cyfrowo jest sygnałem wejściowym dla układu analogowego - wymaga to zastosowania przetwornika cyfrowo-analogowego.

   2. Dziedziny, w których realizuje się CPS:

Dziedzina czasu to naturalna dziedzina opisu i analizy sygnałów i układów w funkcji zmiennej t – czasu Do najpowszechniejszych operacji przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i przestrzeni należy obróbka sygnału wejściowego w celu poprawienia jego własności. Odbywa się to w procesie nazywanym filtracją Ogólnie, filtracja sprowadza się do wykonania pewnych operacji na zbiorze próbek wejściowych sąsiadujących z bieżącą próbką, a niekiedy także z wykorzystaniem pewnej ilości poprzednich próbek sygnału wyjściowego. Są różne sposoby charakteryzowania filtrów np:

• Filtr "liniowy" jest liniowym przekształceniem próbek wejściowych; pozostałe filtry określane są jako "nieliniowe". Filtry liniowe spełniają zasadę superpozycji.

• Filtr "przyczynowy" używa wyłącznie poprzednich próbek wejściowych lub wyjściowych; podczas gdy filtr "nieprzycznynowy" do obliczenia aktualnej próbki wyjściowej przyszłych próbek wejściowych. Filtr nieprzyczynowy może być zmieniony w filtr przyczynowy poprzez dodanie do niego opóźnienia.

• Filtr "niezmienny w czasie" ma stałe właściwości w czasie; inne filtry, takie jak np. filtry adaptacyjne zmieniają swoje właściwości w czasie.

• Filtry o "skończonej odpowiedzi impulsowej" (SOI) korzystają tylko z sygnału wejściowego, podczas gdy filtry o "nieskończonej odpowiedzi impulsowej" (NOI) korzystają zarówno z próbek wejściowych jak i poprzednich wartości próbek wyjściowych. Filtry SOI są zawsze stabilne, podczas gdy filtry NOI mogą być niestabilne.

Dziedzina częstotliwości to dziedzina opisu i analizy sygnałów i układów w funkcji zmiennej f –częstotliwości Sygnały są przekształcane z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości zazwyczaj za pomocą transformacji Fouriera (w praktyce wykorzystuje się FFT). Z wyniku transformaty możemy dowiedzieć się o amplitudzie i fazie poszczególnych składowych częstotliwościowych.

1. Ćwiczenia – wyniki

   1. Zapoznanie się z instrukcją obsługi oscyloskopu cyfrowego TDS1002B

   2. Pomiar wartości średniej, skutecznej, maksymalnej, międzyszczytowej i częstotliwościowej przebiegu sinusoidalnie zmiennego o częstotliwości 1kHz

Wartość średnia Mean	Wartość skuteczna Cyc RMS	Wartość maksymalna Max	Wartość międzyszczytowa Pk-Pk	Częstotliwość Freq
2,16 mV	71,4 mV	102 mV	204 mV	1.000 kHz

Wyliczenie wartości z danych zapisanych w arkuszu kalkulacyjnym:

1. Zmiana trybu próbkowania (przycisk ACQUIRE) ma wpływ tylko przy sygnale szumu

Przycisk VOLTS/DIV skaluje wartości mean i max

Przycisk SEC/DIV użycie powoduje brak możliwości odczytu wartości Cyc RMS i Freq

1. Dane zapisane w formie arkusza kalkulacyjnego zawierają wszystkie parametry pracy urządzenia oraz wyniki pomiarów

1. Widmo amplitudowe

1. Sygnał sinusoidalny

1. Sygnał trójkątny

1. Sygnał prostokątny

1. Szum

1. Sinc

1. Widmo amplitudowe sygnału zmodulowanego

1. Histogramy

1. Sygnał sinusoidalny

1. Sygnał trójkątny

1. Sygnał prostokątny

1. Szum

1. Wnioski

Głównymi zastosowaniami CPS jest przetwarzanie i kompresja dźwięku, cyfrowe przetwarzanie obrazów, kodowanie wideo, przetwarzanie i rozpoznawanie mowy oraz telekomunikacja cyfrowa.