„Laboratórium 2 - 7. Mérés ellenőrző kérdései” változatai közötti eltérés

← Régebbi szerkesztés

VizuálisWikiszöveges

@@ 1. sor: / 1. sor: @@
 {{Vissza|Laboratórium 2}}
 {{Vissza|Laboratórium 2 - 7. Mérés: A/D D/A átalakítók vizsgálata}}
 <div class="noautonum">__TOC__</div>
-*[[Media:Labor2_mérés7_ellkérdések.pdf|Kidolgozott kérdések]] - Valaki ültesse át ide a wikire, hogy szerkeszthető legyen!
 == 1. Mit jelent az analóg/digitális átalakítás? Milyen bemeneti/kimeneti jelei vannak egy A/D átalakítónak? ==
@@ 32. sor: / 30. sor: @@
 == 3. Magyarázza el a szukcesszív-approximációs A/D átalakítás működési elvét [1,2]!==
-[[File:Labor2_mérés7_ábra3.jpg|600px]]
+[[File:meres3_implicitatalakito.JPG|350px]]
+[[File:meres3_szukcapprtal.JPG|350px]]
-A szukcesszív-approximációs módszer a sorozatos közelítésen alapul. A konvertálandó jelet
+A szukcesszív-approximációs módszer a sorozatos közelítésen alapul.
-a komparátor összehasonlítja a DA-átalakító kimenőjelével. Eltérés esetén, az eltérés előjelétől
+Az átalakítás kezdetén a számláló regisztere nullázódik, majd az MSB bitet 1-be billenti a vezérlő, a komparátor pedig összehasonlítja az A/D bemenő jelét a D/A kimenetével. Ha nagyobb a bemenet, akkor ez a bit biztosan 1-es, ha kisebb, akkor biztosan 0. Az LSB bitek felé haladva iteráljuk az eljárást, így n órajelnek megfelelő idő után megkapjuk a végeredményt. Egyensúlyi állapotban a digitális kimeneten megjelenő számérték az analóg bemeneti jelnek felel meg.
-függő irányban, a vezérlő módosítja a regiszter tartalmát, míg a komparátor egyenlőséget nem jelez.
-Egyensúlyi állapotban a digitális kimeneten megjelenő számérték az analóg bemeneti jelnek felel
-meg. A legcélszerűbb algoritmus erre a "felezéses" algoritmus. Itt első lépésként az MSB jelenik
-meg a regiszteren, ha ez túl nagy lefele feleződik az egyel kisebb helyiértékű bittel, ha túl kicsi
-felfele megy a következő bittel.
 == 4. Magyarázza el a létrahálózatos D/A átalakítás működési elvét [1,2]!==
@@ 56. sor: / 50. sor: @@
 Aki tudja erre a kérdésre a választ, az NE tartsa magában! ;)
+[[File:Labor2_mérés7_elrendezés.png|300px]]
+Ez csak leírva van a segédletben, de nem így hanem neked kell összeollózni valahogy.
+A függvénygenerátor rá van dugva az ADC-re, a panel pedig össze van kötve a PC-vel soros porton. Az ADC bemenete rá van kötve az oszcilloszkópra.
 == 6. Mit jelent a koherens mintavételezés? Hogyan biztosítjuk a periódusonként eltérő fázist? ==
@@ 106. sor: / 106. sor: @@
 Ha az átalakító bemenetére adott digitális kódot a legkisebb és legnagyobb érték (tipikusan 0
-és 2^N-1) között változtatjuk, és a kimeneti feszültséget pontról pontra megmérjük, akkor
+és 2<sup>N</sup>-1) között változtatjuk, és a kimeneti feszültséget pontról pontra megmérjük, akkor
 megkapjuk az átalakító statikus karakterisztikáját. A karakterisztikára ideális esetben egy egyenes
 illeszthető.
@@ 115. sor: / 115. sor: @@
 következménye, hogy 0 bemeneti kód esetén a kimeneti feszültség nem lesz nulla.
-== 9. ==
+== 9. Mi a különbség a végpontok közötti és a legkisebb-négyzetes becslés alapján számított lineáris karakterisztika között? ==
-== 10. ==
-== 11. ==
+Ha le akarjuk írni a D/A-átalakító transzfer karakterisztikánk a problémánk az, hogy
-== 12. ==
+összesen <math>2^N+2</math> ismeretlent kell meghatároznunk, a nemlinearitási hibák miatt.
-== 13. ==
-== 14. ==
+Ehhez első lépésként egy ideális egyenest kell becsléssel meghatároznunk, erre létezik két módszer:
+*A végpontokra illesztett egyenes a legegyszerűbb megoldás a fenti problémára. A nemlinearitási hibát a karakterisztika két pontjában nullának definiáljuk: ez a két pont a karakterisztika két szélső értéke, tehát a 0 digitális kódhoz, illetve a végértékhez tartozó szint. Így a modellben máris csak <math>2^N</math> ismeretlen maradt, így a lineáris egyenletrendszer megoldásával a keresett paraméterek egyszerűen meghatározhatóak.
+*A legkisebb négyzetes becslő matematikailag kifinomultabb módszert használ a probléma megoldására. A statikus karakterisztika pontjaira egy egyenest illeszt úgy, hogy az illesztett egyenes és a pontsereg közti négyzetes távolság a lehető legkisebb legyen
+== 10. Mit nevezünk az A/D átalakító átváltási szintjének?==
+A kód átváltási szint (code transition level) megadja azt az analóg jelszintet, amikor a
+digitális kimeneti érték két szomszédos érték között változik.
+Egy N-bites átalakítónál <math>2^N-1</math>
+számú átváltási szint értelmezhető.
+== 11. Mit jelent az integrális nemlinearitási hiba? ==
+[[File:Labor2_mérés7_INL_DNL_2018_05_20.PNG|600px]]
+Az átalakító karakterisztikája nemlineáris hibákkal is terhelt. A nemlinearitások jellemzése
+kétféle módon történhet, az integrális és differenciális nemlinearitási hibával illetve diagrammal. Az
+átalakító integrális nemlinearitása (INL) egy adott bemeneti kód esetén a valódi és az illesztett
+egyenes által meghatározott kimeneti feszültség különbségével egyezik meg. Minden egyes
+bemeneti kombinációhoz tartozik egy INL érték, az adatlapokon azonban szokás az integrális
+nemlinearitási diagramnak csak a maximumát megadni. LSB-ben szokás kifejezni.
+== 12. Mit jelent a differenciális nemlinearitási hiba? ==
+Az átalakító karakterisztikája nemlineáris hibákkal is terhelt. A nemlinearitások jellemzése
+kétféle módon történhet, az integrális és differenciális nemlinearitási hibával illetve diagrammal. A
+differenciális nemlinearitás (DNL) megadja, hogy két szomszédos bemeneti kombinációhoz tartozó
+kimeneti feszültségérték különbsége mennyivel tér el az illesztett egyenes által meghatározott LSB-től.
+LSB-ben szokás kifejezni.
+== 13. Mi a kvantálási hiba? ==
+Kvantálásnak nevezzük azt a folyamatot, amikor az analóg jel folytonos értékeit diszkrét
+értékekké alakítjuk át. Sajnálatos módon a kvantálásnál nem mondható ki a mintavételezésnél
+megismert rekonstrukciós tételhez hasonló állítás, azaz a kvantált jelből nem állítható vissza
+pontosan az eredeti jel.
+A kvantálási hiba, amely egyébként a bemenet determinisztikus függvénye, sokszor jól
+modellezhető zajként (különösen nagy bitszámú átalakításkor). Ilyenkor a kimenő kvantált jelet a
+bemenő analóg jel és a kvantálási zaj összegeként modellezzük.
+A kvantálási zajról feltételezhetjük, hogy eloszlása egyenletes a -1/2 LSB és a +1/2 LSB tartományon belül, független a bemenő jeltől és spektruma fehér.
+Ez alapján a kvantálási zaj szórásnégyzete LSB<sup>2</sup>/12.
+[[File:Labor2_mérés7_kvantálás.JPG|500px]]
+== 14. Definiálja a D/A átalakító beállási idejét! ==
+[[File:Labor2_mérés7_ábra7.jpg|500px]]
+A mai korszerű D/A átalakítók többnyire tartalmaznak egy belső buffer regisztert, amely a
+bemeneti digitális jelet eltárolja és meghajtja az átalakítót magát. A D/A átalakító beállási idejét
+úgy definiálják, hogy a digitális bemenetben történő változástól a kimeneti jel végső értékétől ±1/2
+LSB-re történő beállásáig eltelt idő. Mivel a belső regiszter késleltetését általában nem tudjuk
+mérni, emiatt elterjedt az önmagában a kimeneti jel
+alapján definiált beállási idő. Ez a kezdeti értékhez
+képesti ±1/2 LSB-s hibasáv elhagyása, és a végső
+értékhez képesti ±1/2 LSB-s hibasávban maradásig
+eltelt idő. A gyártók legtöbbször egy adatot adnak meg
+a beállási idő alatt: vagy az úgynevezett végérték beállási időt
+(full-scale settling time), amely a 0 bemeneti értékből a
+<math>2^N-1</math> értékhez tartozó beállási idő, illetve a középponti
+beállási időt (midscale settling time), ami a 0111…1
+értékből 1000…0 értékbe (vagy 1000…0 értékből
+…1 értékbe) váltáshoz szükséges idő.
+== 15. Mekkora egy 0.02 V ofszet hibájú és 2.48 V végértékű, 12 bites D/A átalakító LSB-je?==
+<math>U_{off}=0.02 \; V \;\;\;\;\; FS=2.48 \; V \;\;\;\;\; N=12</math>
+Az ismert összefüggés:
+<math>U_{ki}=LSB \cdot D_{in} + U_{off} \;\;\;\;\;\;\;\; D_{in}=0, 1, 2, ... , (2^N-1)</math>
+<math>FS=LSB \cdot \left( 2^N -1 \right) + U_{off}</math>
+<math>LSB={FS-U_{off} \over 2^N-1} ={2.48 -0.02 \over 2^{12}-1} \approx 0.6007 \; mV</math>
+== 16. Definiálja a glitch fogalmát! Milyen módon tudjuk kimérni ezt a jelenséget? ==
-== 15. ==
+A digitális bemenet megváltozása az egyes digitális vonalak és hozzátartozó kapcsolók eltérő késleltetése miatt közbenső digitális állapotoknak megfelelő analóg kimenetek is megjelenhetnek a kimeneten. Például a 0111...1 értékből 1000...0 értékbe váltás során egy rövid időre akár az 1111...1 érték is megjelenhet, ha a legnagyobb helyiértékű bit vált a leggyorsabban.
+A váltás minőségének a jellemzésére a glitch energia vagy impulzus terület szolgál. A név elég szerencsétlen. mert nem energia jellegű mennyiségről van szó. A glitch-nek tulajdonítható jelforma változás területe (n)Vs-ben van kifejezve.
+A gyors beállási idő nem jelent feltétlenül kis glitch energiát. Értéke elsősorban két módszerrel csökkenthető. Megfelelő D/A struktórával, vagy a D/A kimenetén alkalmazott mintavevő-tartó áramkörrel.
+A glitch értéke kódfüggő, ezért nemlineáris torzítást okoz a kimeneti jelben. Az ebből adódó harmonikus torzítás is csökkenthető, ha minimalizáljuk a glitch kódfüggőségét.
-[[Category:Villanyalap]]
+[[Kategória:Villamosmérnök]]