PRZETWORNIKI CYFROWO-ANALOGOWE (C/A)

- zadaniem przetworników C/A jest zamiana sygnału z postaci cyfrowej na proporcjonalną do niej wartość analogową (kwantowaną)

Rys. Symbol i charakterystyka idealnego przetwornika C/A

-Podstawowe parametry przetworników C/A (we/wy, statyczne i dynamiczne)

>> liczba bitów wejściowych

>> rodzaj sygnału wyjściowego (napięcie, prąd, …)

>> zakres i polaryzacja wyjścia

>> obciążalność

>> rozdzielczość

>> dokładność

>> czas ustalania

- rodzaje przetworników C/A

>> sumowanie prądów

Rys. Przetwornik C/A z sumowaniem prądów

c_k= 0 lub 1

>>przetworniki drabinkowe

Rys. Przetwornik C/A z drabinką R-2R

c_k= 0 lub 1

CYFROWE PRZYRZĄDY POMIAROWE

+ Przyrządy cyfrowe przetwarzają nośnik informacji w sposób cyfrowy i wynik pomiaru eksponują najczęściej również w postaci cyfrowej

+ Sygnał cyfrowy to taki sygnał, który może przyjmować skończoną liczbę wartości

+ Błąd dyskretyzacji odczytu w miernikach cyfrowych

+ Idea działania przyrządów cyfrowych

- urządzenie ma wykonywać wiele operacji cyfrowych w określonej kolejności (zgodnie z tzw. Programem działania)

- duża szybkość działania

- zwiększenie dokładności pomiarów

- umożliwienie skomplikowanych pomiarów pośrednich

- łatwość obsługi (prowadzenia pomiarów)

- możliwość komunikacji i wymiany danych z innymi urządzeniami

+ Mikroprocesor jako cyfrowa jednostka sterująco-obliczeniowa

- podstawowe elementy mikroprocesora

>> jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU)

>> układ sterowania

>> zespół rejestrów

>> magistrala danych

- podstawowe parametry mikroprocesora

>> długość słowa (w bitach) na którym wykonywane są operacje (np. 8-, 16-bitowe)

>> maksymalna częstotliwość zegara taktującego (w MHz lub GHz)

+System mikroprocesorowy

- podstawowe elementy

>> mikroprocesor

>> pamięć stała (programu) (ROM)

>> pamięć zapisywalna (operacyjna) (RAM)

>> układy wejścia-wyjścia

>> magistrale: adresowa, danych, streująca

- mikrokontrolery

- procesory sygnałowe

- programowalne układy logiczne

Rys. Schemat blokowy systemu mikroprocesorowego

+ Podstawowe bloki miernika mikroprocesorowego

- blok czujników, przetworników wejściowych i kondycjonowania sygnału

- (blok przetwarzania AC/DC)

- przetwornik A/C

- system mikroprocesorowy

- bloki komunikacji z użytkownikiem (płyta czołowa, klawiatura, urządzenia odczytowe)

- blok generacji sygnałów pobudzających

Rys. Schemat blokowy miernika mikroprocesorowego

CYFROWE PRZETWARZANIE DANYCH POMIAROWYCH

+ Przetwarzanie w dziedzinie czasu

- wartość średnia sygnału pomiarowego (składowa stała)

- składowa zmienna sygnału pomiarowego

- wartość skuteczna sygnału pomiarowego

+ Przetwarzanie w dziedzinie częstotliwości

- idea transformacji czas-częstotliwość sygnałów okresowych

>> próbki w dziedzinie czasu próbki w dziedzinie częstotliwośći

>> „nieskończony” sygnał skończona liczba próbek np. sinusoida 3 liczby (amplituda, częstotliwość, faza)

- przykładowe wyniki przetwarzania w dziedzinie częstotliwości

>> widmo sygnału

>> filtracja częstotliwościowa

>> właściwości układów dynamicznych

- własności transformacji

>> każdy sygnał okresowy można przedstawić jako sumę sinusoid (J. Fourier)

>> transformatę sinusoidy o określonej częstotliwości można przedstawić za pomocą jednej liczby: liczby zespolonej

>> istnieje możliwość obliczania transformat sygnałów analogowych i cyfrowych

>> dyskretna transformata Fouriera (DFT) sygnału cyfrowego

>> szybka transformata Fouriera (FFT)

+ Transformata w dziedzinie czasu i częstotliwości

Zmiana częstotliwościowych własności sygnału w czasie (niestacjonarność)

+ Pomiary pośrednie

- systemowy opis badanych obiektów

>> model badanego obiektu (SISO)

>> modelowanie: znane u i y, nieznane f i Ө

^ dobór f_m - identyfikacja struktury modelu

^ dobór Ө - oszacowanie (estymacja) wartości parametrów

- zadanie wprost (symulacja): y_m nieznane, pozostałe elementy znane

****Wzór

- zadanie odwrotne

>> estymacja (oszacowanie wartości) parametrów

****Wzór

>> odtwarzanie sygnałów, rekonstrukcja obrazów:

****Wzór

- interpretacja przyczynowo-skutkowa zadania wprost i odwrotnego

+ Metody sztucznej inteligencji w pomiarach

- techniki rozpoznawania obrazów

- sztuczne sieci neuronowe

- logika rozmyta

Przykład: Ślepa separacja sygnałów z wykorzystująca SSN

PYTANIA KONTROLNE

- Opisz podstawowe sposoby przetwarzania C/A

- Jakie są podstawowe parametry przetworników C/A

- Wymień bloki składowe i omów działanie cyfrowych przyrządów pomiarowych

- Scharakteryzuj cyfrowe przetwarzania danych w dziedzinach czasu i częstotliwości

---