3.1 Rețele de rezistențe ponderate binar, cu comutare în tensiune, fără sarcină

Transcript

1 3 ețele de rezstențe 3. ețele de rezstențe ponderate bnar, cu comutare în tensune, fără sarcnă 3.. Suport teoretc alorle rezstențelor dn Fgura 3. sunt multpl de puter ale lu do față de rezstența cu valoare. Comutatoarele cu două pozț K sunt comandate de bț a, care consttue numărul e bnar unpolar {A} ca în ( 3. ). Modelul Thevenn este: e n n n 2 2 n n n a 2 e n n n 2 2 n Fără sarcnă, tensunea de eșre, o, este: n { A} 0. a n... a( n) an a 2 ( 3. ) Tensunle pe ramur,, sunt: a 0 K GND 0 a K ș pot f exprmate ca: ( 3.2 ) a ( 3.3 ) a 2 { A} ( 3.4 ) ( 3.5 ) o e ( 3.6 ) Tensunea capăt de scală, FS, rezoluța absolută, abs, ș tensunea corespondentă celu ma puțn semnfcatv bt, LSB, (btul n, bnar, unpolar) sunt: FS K K 2... K... K n 2 n =2 2=4 =2 n=2 n n=2 n o <=> Fgura 3.. Modelul Thevenn al une rețele de rezstențe ponderate e e o o { A} ( 3.7 )

2 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator n abs LSB FS 2 ( 3.8 ) 3..2 Smulare Crcutul deal khz U3 U4 U CP ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 Fgura 3.2. Schema electrcă pentru smularea rețele de rezstențe ponderate. a a2 a3 a4 2 40kΩ 3 80kΩ 4 60kΩ 5 60kΩ o Fgura 3.2 relevă schema electrcă Multsm pregăttă pentru smulare. Un numărător bnar, cu frecvența de ceas de khz, generează numerele {A}. Tensunea de ernță (5) ș comutatoarele sunt smulate de bufferele de eșre 4063BT_5: 0k n 4 abs FS LSB m ( 3.9 ) Fgura 3.3 relevă rezultatele smulate în regm tranztoru. Grafcul dgtal (sus) arată bț numărulu {A} (numărător bnar pe patru bț), grafcul analogc (jos) relevă tensunea o (rampă de la 0 la FS-LSB =4.6875, în scăr de LSB= 32.5m). Cursoarele sunt setate la {A}=0 ş {A}=5LSB=, k k 2 ( ) 2 k cu dy=fs-lsb Eror ntroduse de negaltatea rezstorlor Pentru a analza erorle ntroduse de negaltatea rezstorlor, au fost făcute 5 smulăr în regm tranztoru. Pentru smularea cu numărul k, unul dntre rezstor (k) a fost modfcat cu o eroare relatvă de ɛ=+%. 2 ( 3.0 )

3 eţele de rezstenţe Un post - procesor va calcula eroarea pentru fecare smulare. err()=(vo)-((a)/2+(a2)/4+(a3)/8+(a4)/6) err(2)=tran02.(vo)- (tran02.(a)/2+tran02.(a2)/4+tran02.(a3)/8+tran02.(a4)/6) err(3)=tran03.(vo)- (tran03.(a)/2+tran03.(a2)/4+tran03.(a3)/8+tran03.(a4)/6) err(4)=tran04.(vo)- (tran04.(a)/2+tran04.(a2)/4+tran04.(a3)/8+tran04.(a4)/6) err(5)=tran05.(vo)- (tran05.(a)/2+tran05.(a2)/4+tran05.(a3)/8+tran05.(a4)/6) Fgura 3.3. ezultate expermentale pentru rețelele de rezstențe ponderate 3

4 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura 3.4. Eror ntroduse prn ajustarea suplmentară de % a rezstenţe. ezultatele post-procesorulu sunt prezentate în Fgura 3.4. Ma jos sunt prezentate câteva concluz nteresante, dar predctble, asupra grafcelor obţnute: A. err(5) este dfertă faţă de celelate: este lnară cu creşterea numărulu {A}. B. toate celelalte eror sunt nelnare ş au valor mnme absolute pentru {A}=0 ş {A}=-LSB (observaţ pozţa cursorulu dn Fgura 3.3 ş Fgura 3.4). Într-adevăr, conform ecuaţe ( 3.5 ), cănd toţ bţ a = 0, e = 0 ş nu depnde de k (sau de erorle ntroduse de k). Pentru {A}= (dacă ar f posbl) e=, nu depnde de sau de erorle ntroduse de. C. Dferenţele între rezstor în ramurle ma semnfcatve ale reţele sunt ma puternc prezente în eroarea de eşre. D. Polartatea eror ntroduse de ramura k se modfcă cănd bţ ak se modfcă. Asta face ca erorle să devnă eror de lnartate. 4

5 eţele de rezstenţe Erorle ntroduse de sursa Dacă toate ramurle de tensune ar f afectate de aceaş eroare procentuală, aceasta ar f echvalentă cu o eroare în ca în ( 3.3 ) ş ( 3.5 ), ş ar genera o eroare de căştg în tensunea o, care ar f uşor de compensat. Altfel, dacă erorle ntroduse de sunt dferte pentru fecare ramură, s-ar genera eror de lnartate. Pentru a analza erorle ntroduse de, s-au realzat o sere de 4 smulăr în regm tranztoru. Pentru smularea cu numărul k, o tensune de ramură (k) a fost alterată cu o eroare relatvă de ɛ=+%; k a ( ) a k k k ( 3. ) Un postprocesor a fost setat să calculeze eroarea fecăre smulăr. ezultatele sunt prezentate în Fgure 3.5. Câteva aspecte nteresante: A. Erorle de nepotrvre a tensunlor se propagă asupra semnalulu de eşre cu aceeaş pondere ca ş semnalul utl al ramure respectve (2 -k ). Aşadar, pentru construrea unu CNA, cele ma semnfcatve ramur ar trebu proectate pentru eror mnme, în tmp ce ramurle ma puţn semnfcatve vor avea ma puţne restrcţ. B. După cum se observă dn smulare, eroarea cauzată de ramura k apare doar când btul ak este, ş este zero când btul ak este 0. Asta face ca erorle să devnă eror de lnartate. 5

6 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgure 3.5. Eror ntroduse prn ajustarea suplmentară de % a tensun Eror dnamce Pentru a smula erorle dnamce, sunt foloste comutatoarele analogce ADG859. Modelul SPICE al acestor crcute consderă tmp de propagare fnt, capactăţ parazte ale comutatoarelor, ş de asemenea tmp de comutare dferţ pentru creştere (rse tme), respectv pentru cădere (fall tme). A. Setarea tmpulu: este măsurat de la momentul modfcăr numărulu de ntrare până la momentul în care semnalul de eşre ntră ş rămâne în banda de eroare acceptablă (în jurul valor deale). În Fgure 3.7, tranzţle de la {A}=5LSB la 0LSB se întâmplă la momentele 30ns, dar o îş termnă cursa corespunzătoare (cu o bandă a eror de 0.LSB) ma târzu cu 0ns. B. Fenomenul de gltch : ma mulţ bţ nu pot comuta exact în acelaş moment. De obce, tmp de tranzţe la urcare sau coborâre sunt dferţ. În Fgure 3.7, tranzţa de la {A}=0.0 la {A}=0.000 la momentul 50ns generează o stare ntermedară {A}=0.. În mod deal, o ar trebu să sară pentru scurt tmp la FS-LSB ş apo înapo la FS/2. teza analogcă lmtată reduce acest gltch la fenomenul prezentat la momentul 60ns. 6

7 eţele de rezstenţe 50MHz 0 U2 U3 U ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 DD 5.0 DC 5.0 a 2 CP DD DC 5.0 a2 5.0 DC 5.0 a3 DD 5.0 DD SA SB IN GND DD SA SB IN GND DD SA SB IN GND S S2 S3 D D D 2 40kΩ 3 80kΩ o DD 5.0 DC 5.0 a4 DD GND S4 ADG859YYZ-EEL 4 60kΩ 5 60kΩ Fgura 3.6. Schema electrcă pentru smularea erorlor dnamce Fgure 3.7. Smularea erorlor dnamce. 7

8 5 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator J4 J3 sd7 80.6kΩ cd3 90.9kΩ HDX3 sh7 40kΩ HDX3 ch3 50kΩ s7 0kΩ s6 0kΩ s5 0kΩ c4 s3 0kΩ s2 0kΩ s 0kΩ c kΩ 6 9.6kΩ 5 9.6kΩ 4 9.6kΩ 3 9.6kΩ 2 9.6kΩ 9.6kΩ 0 9.6kΩ DIO7 DIO6 DIO5 DIO4 DIO3 DIO2 DIO DIO0 5.0 DD J J HDX2 HD2X5 DIO DIO0 DIO9 DIO EE DIO5 DIO4 DIO3 DIO2 Fgure 3.8. Placheta esstor Network. Schema electrcă 5 9.6kΩ kΩ kΩ 2 60kΩ 9.6kΩ kΩ kΩ 8 60kΩ c2 60kΩ c 60kΩ HDX3 sd5 80.6kΩ J7 HDX3 HDX3 cd 90.9kΩ J5 J6 sh5 40kΩ ch 50kΩ DD 5.0 EE -5.0 J8 ADA485-YJZ DD DD out J0 C3 µf C4 µf J kΩ U EE HDX2 C5 0nF C6 0nF 3..3 ezultate expermentale Acest experment foloseşte placheta esstor Networks, relevată în Fgure 3.9. eţeaua nclude rezstenţele 5 2, ş c2. amurle sunt conectate la 4 pn a lu Analog Dscovery: DIO5=a=MSB, DIO4=a2, DIO3=a3, DIO2=a4=LSB. 8

9 eţele de rezstenţe Pentru a separa tensunea de eşre, 5 = o, nu ne va trebu nc un jumper pe J5, J8, J9. Canalul al oscloscopulu este folost pentru a măsura 5: pnul 3 al J8 (5) trebue să fe legat de pnul al J2 (+). Fgure 3.9. Placheta esstor Network Nedealtăţ FPGA-ul dn Analog Dscovery controlează semnalele dgtale DIO5 DIO2 cu tensun de aproxmatv cc=3.3 pentru aj=, ş GND= 0, pentru aj=0. Aceste aproxmăr generează eror de câştg ş de lnartate. Semnalele dgtale, DIOx, sunt protejate de Analog Dscovery cu rezstenţe sere de s = 220Ω, care sunt adtve în raport cu rezstenţa une ramur. ezstenţa echvalentă a une ramur este: 5e 5 s ; 4e 4 s ; ( 3.2 ) 3e 3 s ; 2e 2 s Deoarece, serle de valor standardzate sunt lmtate pentru componentele dscrete, rezstenţele echvalente ale ramurlor nu se vor potrv pe puterle lu do obţnute matematc ale două ramur consecutve. Aceste aproxmăr generează eror de câştg ş de lnartate Experment practc În Pattern Generator, adăugaţ o magstrală de bţ DIO5 DIO2, ş setaţo ca ş Bnary Counter, Push-Pull, cu frequency = khz. ulaţ Pattern Generator. Setaţ Scope ca în Fgura 3.0. ulaţ Scope. Analzaţ grafcul. 9

10 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura 3.0. Tensunea de eşre (rampă) a reţele de rezstenţe ponderate Comparaţ cu Fgura 3.3. Ţneţ cont că pentru placheta expermentală, valorle deale sunt: 0k; n 4; FS 3.3 ; abs LSB m ( 3.3 ) Măsurător Setaţ cursoarele la momentele de tmp 0.5ms ş 5.5ms. Trageţ mouse-ul peste cursoare pentru a ct tensunea de pe C aferentă fecăru cursor. Sarcna. Pornnd de la tensunle măsurate cu cursorul, screţ ecuaţle ş calculaţ valorle reale ale FS ş LSB. În Scope, clck pe Add Channel, Math, Custom pentru a crea Math. Edtaţ scrptul dn Fgura 3.. Acesta descre forma deală a C. 0

11 eţele de rezstenţe Fgura 3.. Descrerea matematcă a une rampe deală pe 4 bţ. Observaţ semnfcaţa constantelor dn ecuaţa propusă: Tme*000 relevă tmpul în ms. FS=3.3, 2 4 =6 este numărul valorlor posble pe 4 bţ. Dar, ecuaţa funţonează doar pentru un sngur cclu de numărare, de la 0 ms la 6 ms, măsurat de la momentul trggerăr. Ignoraţ grafcul dncolo de aceste lmte. Dezactvaţ C. Trageţ mouse-ul peste cursoare pentru a ct tensunea de pe Math aferentă cursoarelor. Sarcna 2. Pornnd de la tensunle măsurate cu cursorul, screţ ecuaţle ş calculaţ valorle delae ale FS ş LSB. În Scope, clck pe Add Channel, Math, Smple pentru a crea Math 2. Edtaţ funcţa matematcă C-M. Math 2 relevă eroarea lu C, ca în Fgura 3.2. Dezactvaţ M. Oprţ Scope pentru a bloca magnea. Setaţ ange ş Offset pentru Math 2 pentru analza optmă. Trageţ mouse-ul peste cursoare pentru a ct tensunea de pe Math 2 aferentă cursoarelor. Observaţ că ecuaţa dn fgura 3. nclude cuantzarea (funcţa floor), dec Math2 nu nclude eroarea de cuantzare. Elmnaţ cunatzarea dn Math ş relevaţ efectul dn Math2 ş Math. Explcaţ efectul. estauraţ cuantzarea în Math pentru paş următor.

12 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura 3.2. Eroarea tensun de eşre pentru reţele de rezstenţe ponderate Math2 arată eroarea globală a C. Include erorle de offset, câştg, lnartate ş erorle dnamce. Fgura 3.3 Eroarea dnamcă a tensun de eşre pentru reţelele de rezstenţe ponderate Pentru a înţelege vârfurle de tensune dn Fgura 3.2, modfcaţ Tme/Base la o valoare mcă (2us/dv), ca în Fgura 3.3. La această scală, punctele ndcă eşantoanele prelevate de Analog Dscovery. Observaţ valorle 2

13 eţele de rezstenţe eşantoanelor de pe C (semnalul real) versus cele ale semnalulu deal Math. Dferenţele sunt relevate în Math2. Observaţ că Math2 are un ange dfert faţă de C ş faţă de Math. Această dferenţă nu este o eroare dnamcă a reţele de rezstenţe, c ma degarbă o nesncronzare a eşantonăr între C ş Math. Erorle dnamce reale ale reţele de rezstenţe sunt măsurate ma târzu în acest captol. Fgura 3.4 Lnartate după compensarea erorlor de câştg ş offset Pentru a elmna erorle de offset ş câştg, adăugaţ Math 3: C*.0+0.0, unde corgan=.0 este coefcentul de corecţe al câştgulu ş coroff=0.0 este corecţa offsetulu (în m). Adăugaţ Math 4: M3-M. Edtaţ ecuaţa lu Math 3 pentru a mnmza Math 4: ajustaţ corgan pentru a aduce panta globală a lu Math 4 cât ma aproape de zero (orzontală); ajustaţ coroff pentru a aduce valoarea mede a Math 4 cât ma aproape de zero. Când erorle de offset ş câştg sunt compensate ca în Fgura 3.4, Math 4 va nclude doar erorle de lnartate ş pe cele dnamce. Erorle de offset ş câştg nţale de pe C pot f calculate: 3

14 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator C* cor Math cor C cor cor gan, rel off, abs gan gan + cor cor gan cor cor off gan off Math off gan relatve gan error absolute offset error Math gan, rel off, abs ( 3.4 ) Sarcna 3. Calculaţ erorle absolute ş relatve de câştg ş offset ale reţele ponderate de rezstenţe. Pentru a calcula eroarea de lnartate ntegrală absolută, adăugaţ douâ cursoare orzontale (Y menul derulant în colţul dn dreapta sus al grafculu). Faceţ cursoarele ndependente (în menul derulant al cursorulu, setaţ eference la none, pentru ambele cursoare). Plasaţ cursoarele pe cea ma mare valoare poztvă, respectv pe cea ma mcă valoare negatvă a Math 4 (medaţ vzual zgomotul de cuantzare), ca în Fgura 3.5. aloarea absolută cea ma mare între cele două cursoare este eroarea de lnartate ntegrală maxmă. Fgura 3.5. Măsurarea eror de lnartate ntegrală absolută. 4

15 eţele de rezstenţe Pentru a calcula eroarea de lnartate dferenţală absolută, adăugaţ două cursoare orzontale (Y menul derulant în colţul dn dreapta sus al grafculu). Faceţ cursorul 2 dependent de cursorul (în menul derulant al cursorulu 2, setaţ eference la ). Trageţ cursoarele pentru a prnde cea ma mare dferenţă între două nvele adacente ale Math 4 (medaţ vzual zgomotul de cuantzare), ca în Fgura 3.6. Observaţ că Cursor 2 relevă dferenţa faţă de Cursor. aloarea absolută a aceste dferenţe este eroarea de lnartate dferenţală maxmă. Dacă eroarea de lnartate ntegrală maxmă este ma mare decât LSB, CNA-ul nu este monoton. Fgura 3.6. Măsurarea eror de lnartate dferenţală absolută. Sarcna 4. Calculaţ erorle absolute ş relatve ntegrale ş dferenţale ale reţele de rezstenţe ponderate. erfcaţ dacă CNA-ul este monoton. Erorle dnamce nu sunt măsurable cu această bază de tmp. Setaţ Tme/Base în Scope la 5us/dv ş Poston la 5us. Add Dgtal Bus DIO5 DIO2 în Scope. Se construeşte astfel un nstrument combnat, cu semnale dgtale ş analogce sncronzate. Setaţ Trgger Source la Dgtal. În zona dgtală a Scope, setaţ Trgger Condton la DIO5 = fallng edge, ar celelate DIOx = Don t Care. Aceasta setează evenmentul de tp trgger ş orgnea baze de tmp a achzţe la momentul în care magstrala dgtală se resetează de la 5 la 0. Setaţ pentru Scope/Channel: ange ş Offset ca în Fgura 3.7, pentru o analză optmă. 5

16 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Se consderă eroarea acceptablă = ±0.LSB=±20m, ca în paragraful , A. Fgura 3.7. Măsurarea tmpulu de stablre. Tensunea de eşre deală ar trebu să scadă nstant la tme = 0, de la FS la 0. Dar, în Fgura 3.7, semnalul 5, măsurat de Scope/Channel, are o depăşre (eng. overshoot) de aproxmatv -40m, o osclaţe amortzată (eng. damped oscllaton), ş ntră în banda de eroare acceptată de ±20m după un tmp de stablre (eng. settlng tme) după aproxmatv 25us. Sarcna 5. Măsuraţ tmpul de stablre a reţele de rezstenţe ponderate. Fgurle următoare relevă câteva tranzţ dgtale de ampltudne LSB. Fecare dntre aceste tranzţ ar trebu dă repreznte o scară de LSB în tensunea 5. Poate f de asemenea observat că tmpul de stablre este fnt. Ma mult, gltch-urle poat f observate aşa cum au fost explcate în paragraful , B: în loc de o rampă drectă, tranzţa începe cu un puls negatv (dovednd că efectul bţlor care descresc în numărul de ntrare DIO5 DIO2 este ma rapd decât efectul bţlor care cresc). Gltch-ul lpseşte în Fgura 3.8, deoarece doar un sngur bt comută, lucru observabl în Fgura 3.9, cu doar do bţ comutând în drecţ opuse, ş se dublează atât în Fgura 3.20 cât ş în 6

17 eţele de rezstenţe Fgura 3.2 cu numărul ma mare de bţ care comută smultan. Tmpul de comutare scurt ş efectul ntegratv al capactăţlor parazte dn schema electrcă fac ca gltch-urle să fe mult ma mc decât nvelul teoretc maxm (FS/2 în Fgura 3.2). Fgura 3.8. Tranzţa DIO5 DIO2 de la 0000 la 000. Fără gltch. Fgura 3.9. Tranzţa DIO5 DIO2 de la 000 la 000. Gltch mc. 7

18 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura Tranzţa DIO5 DIO2 de la 00 la 000. Gltch medu. Fgura 3.2. Tranzţa DIO5 DIO2 de la 0 la 000. Gltch maxm. 8

19 eţele de rezstenţe 3.2 eţele de rezstenţe -2, comutate în tensune, fără sarcnă 3.2. Suport teoretc K K K + + K n n o e= <=> e= e= + e= n 2 e e o În Fgure 3.22 sunt foloste doar două valor pentru rezstenţe: valorle generce ş 2. Cu aceleaş convenţ ca ş în ( 3. ), ( 3.2 ) ş ( 3.3 ), se poate doved că modelul Thevenn are aceleaş valor ca ş în ( 3.4 ) ş ( 3.5 ): e ( 3.5 ) e n { A} a 2 ( 3.6 ) Fgure Modelul Thevenn al une reţele de rezstenţe -2. Fără sarcnă, tensunea de eşre este: o e ( 3.7 ) Tensunea capăt de scală, FS, rezoluţa absolută, abs, ş tensunea corespunzătoare btulu celu ma puţn semnfcatv, LSB, (btul n, bnar, unpolar) sunt : FS o { A} ( 3.8 ) n abs LSB FS 2 ( 3.9 ) Smulare Crcutul deal Fgura 3.23 relevă schema Multsm folostă pentru smulare. Un numărător bnar, cu frecvenţa de ceas de khz, generează bţ numărulu {A}. Tensunea de ernţă (5) ş comutatoarele sunt smulate de buferele de eşre 4063BT_5: 9

20 khz U3 U4 U5 0 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator CP ~S ~PE CET CEP U TC 5 6 P3 O3 5 P2 O2 2 4 P O 3 3 P0 O BT_5 Fgura Schema pentru smularea reţele -2. a a2 a3 a4 =5LSB, cu dy=fs-lsb o 6 0kΩ 7 0kΩ 8 0kΩ 5 0k n 4 abs FS LSB m ( 3.20 ) Fgura 3.24 relevă rezultatele obţnute aferente smulăr în regm tranztoru. Aceas grafc deal este dentc cu cel dn Fgura 3.3 (rampă de la 0 la FS- LSB=4.6875, LSB=32.5m). Cursoarele sunt setate la {A} =0 ş {A} Fgura ezultatele smulăr reţele de rezstenţe Eror ntroduse de negaltatea rezstenţelor Pentru a analza erorle ntroduse de negaltatea rezstenţelor, au fost realzate o sere de 9 smulăr în regm tranztoru. Pentru smularea cu numărul k, unu rezstor (k) -a fost modfcată valoarea cu o eroare relatvă ɛ=+%; ezultatele obţnute în Fgura 3.25 sunt smlare cu cele obţnute la 20

21 eţele de rezstenţe reţele de rezstenţe ponderate (Fgure 3.5). Observaţle B, C ş D dn paragraful sunt aplcable ş ac. Fgura Eroare de negaltate de % ( 4 = sus, 5 8 = jos). 2

22 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Eror ntroduse de sursa Pentru erorle ntroduse de sursa, reţeaua -2 este dentcă cu reţeaua ponderată, dec paragraful este aplcabl ş ac, nclusv grafcele ş observaţle aferente. Fgura Placheta esstor Networks Nedealtăţ ezultate expermentale Expermentul foloseşte placheta esstor Networks, ca în Fgure 3.9 ş Fgura eţeaua studată nclude 7 4, s7 s5, ş c4. amurle sunt conectate la 4 pn a lu Analog Dscovery : DIO7 = a=msb, DIO6 = a2, DIO5 = a3, DIO4 = a4 = LSB. Pentru a separa tensunle de eşre, 7 = o, nu avem nevoe de jumper pentru J3, J8, J9. Canalul al oscloscopulu este folost pentru analza lu 7: pnul al lu J8 (7) trebue legat la pnul al lu J2 (+). Aceleaş nedealtăţ ca ş cele dn paragraful 3..3.Error! eference source not found. sunt aplcable ş ac. Tensunle de pe ramur aproxmează cc=3.3 pentru aj=, ş GND= 0, pentru aj=0. Aceste aproxmăr generează eror de câştg ş de lnartate. Semnalele dgtale, DIOx, sunt protejate în Analog Dscovery cu ajutorul unor rezstenţe sere s = 220Ω, care se adună la rezstenţe fecăre ramur. ezstenţele echvalente ale fecăre ramur vor f: 7 7 ; 6 6 ; 5 5 ; 4 4 ( 3.2 ) e s e s e Deoarece doar anumte valor nomlae sunt dsponble pentru componentele pasve, rezstenţele echvalente ale ramurlor nu sunt perfect potrvte pe raportul -2. Aceste aproxmăr generează eror de câştg ş de lnartate. s e s 22

23 Experment eţele de rezstenţe efaceţ toţ paş, expermentele, măsurătorle ş sarcnle pentru reţeaua - 2 aşa cum sunt descrse în A Folosţ DIO7 DIO4 în loc de p e e= p c o DIO5 DIO2. Folosţ 7 în loc <=> de 5. s e p e= p c 3.3 eţea de rezstenţe combnate, comutate în + s p tensune, fără sarcnă Suport teoretc Fecare ramură dn Fgure 3.27 reprezntă un model Thevenn pentru o sub-reţea, cu mpedanţa echvalentă p ş tensunea echvalentă: { d} m 2 ( 3.22 ) Fecare subreţea poate f consderată ca ş un CNA bnar cu un dgt {d} în baza r, unde d este numărul bnar întreg pe m bţ: ezstor adţonal s ş c conectează subreţelele pentru a se obţne o reţea combnată în baza r. Ecuaţle caracterstce cheme de ma sus sunt: A. Impedanţa echvalentă pentru fecare nod este aceeaş: ( ) ( 3.24 ) e n p c p s p c B. Tensunea echvalentă Thevenn ce se propagă dn nodul către nodul - este atenuată cu un factor r: r e,, p e,, + s n c p e= p c e= p c Fgure Modelul Thevenn al une reţele de rezstenţe combnate. p c m j0 j d 2 b ( 3.23 ) Sstemul de ecuaţ ( 3.24 ), ( 3.25 ) poate f rezolvat pentru c ş s: c, j s p c ( 3.25 )

24 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator 24 p s p c r r r 2 ) ( ) ( ( 3.26 ) eţeaua de rezstenţe combnate funcţonează ca ş un CNA în baza r. Modelul global Thevenn dn Fgure are: r m n m j j j m n m n e A r b r r r d r r r } { ) ( 2 ) ( 0, ( 3.27 ) p c p e r r ( 3.28 ) Unde {A}r este un număr unpolar, fracţonar, în baza r, scrs pe n cfre: n n m j j j n n r b r r d d d d A 0, ) ( } { ( 3.29 ) FS ş LSB = abs sunt tensunle corespunzătoare pentru {A}=, respectv {A}=r -n : abs n m LSB m FS r r r 2 2 ( 3.30 )

25 eţele de rezstenţe eţele de rezstenţe combnate în format hexazecmal p c ; 5 m 4; p 5 r s p e p e A r 6 5 FS 6 5 LSB n abs eţele de rezstenţe combnate în format zecmal c s e e p FS LSB ; 9 p m 4; 9 p p A r n r 0 abs ( 3.3 ) ( 3.32 ) 25

26 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Smulare Hexazecmal Fgura 3.28 relevă fşerul schematc Multsm folost pentru smularea une reţele de rezstenţe combnate în format hexazecmal pe 2 cfre. Sunt foloste sub-reţele pe 4 bţ, dar pot f foloste ş reţele ponderate sau o combnaţe de sub-reţele ponderate cu subreţele -2. Un numărător bner, cu frecvenţa de ceas de khz, generează bţ numărulu {A}. Tensunea de ernţă (5) ş comutatoarele sunt smulate cu ajutorul buferelor de eşre 4063BT_5: 0k; FS abs LSB n 2; m ( 3.33 ) Fgura 3.29 relevă rezultatele smulăr în regm tranztoru. Grafcul dgtal (sus) prezntă bţ numărulu {A} (numărator BCD pe două cfre), grafcul analogc (jos) prezntă tensunea de eşre o (rampă de la 0 la FS-LSB = , în paş de LSB). Cursoarele sunt setate la {A}=0 ş {A}=255LSB=, cu dy=fs-lsb. 8 50kΩ kΩ o o U3 khz 0 ck CP ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U2 TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 d2=lsd TC 9 b23 b22 3 b2 5 b20 0 0kΩ 2 0kΩ 4 0kΩ 6 TC 0 ck CP ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 d=msd b3 3 b2 5 b 7 b0 2 0kΩ 4 0kΩ 6 0kΩ 8 Fgura Schema une reţele combnate pe două cfre hexazecmale 26

27 eţele de rezstenţe Fgura ezultatele smulăr scheme dn fgura anteroară BCD Fgura 3.30 prezntă schema Multsm pentru smularea une reţele de rezstenţe combnate pe două cfre BCD. Comparatv cu Fgura 3.28, U ş U2 sunt înlocute de numărătoarele BCD 4062BT_5 ar 7 ş 8 îş modfcă valorle conform relaţlor ( 3.32 ). 0k; FS abs LSB n 2; 28.25m 5 ( 3.34 ) 27

28 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator 8 90kΩ 7 8kΩ o o U3 khz 0 ck CP ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U2 4062BT_5 d2=lsd TC 5 TC O3 O2 2 O 3 O0 4 9 b23 b22 3 b2 5 b20 0 0kΩ 2 0kΩ 4 0kΩ 6 TC 0 ck CP ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 U TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 d=msd b3 3 b2 5 b 7 b0 2 0kΩ 4 0kΩ 6 0kΩ 8 Fgura Schema une reţele de rezstenţe combnate BCD pe 2 cfre Fgura 3.3 relevă rezultatele obţnute în regm tranztoru: bţ numărulu {A} (numărător pe 2 cfre BCD) (sus) ş tensunea o (rampă de la 0 la FS- LSB = , în paş de LSB= 28.25m) (jos). Cursoarele sunt setate la {A}=0 ş {A}=99LSB, cu dy=fs-lsb. Fgura 3.32 smulează o reţea BCD (ca ş cea dn Fgura 3.30), comandate de numărătoare hexazecmale (4063). Această stuaţe nu este o stuaţe tpcă: un CNA BCD nu ar trebu să abă ntrăr numerce ma mar decât 9, dn moment ce cfrele sale sunt ponderate 0:. Dar, fecare cfră (d2=b23 b20, d=b3 b0) prmeşte valor hexazecmale cuprnse între 0 F. Ca ş o consecnţă, exstă o multtudne de valor la ntrare care ar conduce la valor dentce ale tensun de eşre: e 0Ah e 0h ; e 0Bh e h ; e 0C h e 2h A 20 ; B 2 ; C e h e h e h e h e h e h Această stuaţe explcă caracterul ne-monoton al rampe dnte de ferăstrău :... ( 3.35 ) 28

29 eţele de rezstenţe Fgura 3.3. ezultatele smulăr une reţele de rezstenţe combnate BCD pe două cfre Fgura eţea combnată de tp BCD comandată în cod hexazecmal 29

30 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura Placheta esstor Networks sub-reţele -2 pentru 2 cfre hexazecmale ezultate expermentale Acest experment foloseşte placheta esstor Networks ca în Fgure 3.9 ş Fgura eţeaua studată foloseşte 7 0, s7 s, c4 ş c0. amurle sunt conectate la 8 pn a lu Analog Dscovery : DIO7 = a=msb, DIO0 = a8 = LSB. Pentru a separa tensunea de eşre, 7 = o, nu se folosesc jumpere pentru J8, J9. Canalul al oscloscopulu este folost pentru măsurarea lu 7: pnul al J8 (7) trebue conectat la pnul al J2 (+) Nedealtăţ Toate nedealtăţle analzate în paragraful sunt prezente ş ac ş generează eror smlare Experment (hexazecmal) Puneţ jumper pe pozţle J3 ş J4 ca în Fgura 3.33, pentru a selecta SH7 ca ş rezstor sere ş CH3 ca ş rezstor pentru închderea reţele. Astfel se construeşte un CNA pe două cfre hexazecmale dn cele două sub-reţele - 2. În Pattern Generator, adăugaţ un Bus dn bţ DIO7 DIO0, setaţ-l ca ş Bnary Counter, Push-Pull, cu Frequency = khz. ulaţ Pattern Generator. Setaţ Scope ca în Fgura ulaţ Scope. Analzaţ grafcul. Comparaţ-l cu cel dn Fgura Observaţ că pentru placheta expermentală, valorle deale sunt: 0k; n 4; FS abs LSB m 30 ( 3.36 )

31 eţele de rezstenţe Fgura Tensunea de eşre de tp rampă Fgura 3.35 Eroarea reţele de rezstenţe combnate hexazecmale 3

32 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura Lnartate după compensarea erorlor de câştg ş ofset Sarcna 6. Calculaţ erorle absolute ntegrale ş dferenţale ale reţele de rezstenţe combnate. erfcaţ dacă CNA-ul este monoton. Sugeste : Implementaţ canalele matematce 4, smlare cu cele dn paragraful Modfcaţ valorle constante pentru a se potrv expermentulu curent. Sugeste 2: Comparatv cu Fgura 3.2 Fgura 3.6, în Fgura 3.35 ş Fgura 3.36 exstă mult ma multe tranzţ într-o sngură peroadă a semnalulu dnte Fgura Identfcarea tranzţlor-vârfur generate în grafcul eror. 32

33 eţele de rezstenţe de ferăstrău: 256 tranzţ în 256ms. Fecare tranzţe generază un vărf dnamc, explcat în Fgura 3.3. Magntudnea ş denstatea vârfurlor fac canalele Math 2 ş Math 4 să pară zgomotoase, ar valoarea lor mede devne greu de estmat. Pentru a contracara acest efect, se pot aplca următoarele procedur de ma jos: A. ulaţ Scope în Sngle Mode. epetaţ rulărle Sngle, pentru a avea o magne ma curată pentru Math 2 ş Math 4. B. După rularea Scope în Sngle Mode, modfcaţ Tme Base pentru a măr magnea, ca în Fgura Astfel se vor dentfca vârfurle dnamce. evennd la baza de tmp nţală, se vor gnora vârfurle pentru măsurător/ajustăr Experment (Zecmal) Puneţ jumper pe J3 ş J4 ca în fgura Fgura 3.38, pentru a selecta SD7 ca ş rezstor sere ş CD3 ca ş rezstor ce închde reţeaua. Astfel se construeşte un CNA pe două cfre BCD dn cele două reţele -2. Setaţ un numărător pe 8 bţ folosnd semnalele DIO7 DIO0. Conectaţ oscloscopul ca în Fgura Tensunea 7 va f afşată pe canalul al Scope. Setaţ Scope ca în Fgura ulaţ Scope. Analzaţ grafcul. Comparaţ-l cu cel dn Fgura 3.3. Observaţ că pentru placheta expermentală, valorle deale sunt: 0k; FS abs LSB n 4; m 3.3 Fgura Placheta esstor Networks 2 cfre BCD, cu sub-reţele -2 ( 3.37 ) 33

34 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Fgura ampa tensun de eşre pentru expermentul curent Fgura 3.40 Eroarea reţele de rezstenţe combnate BCD 2 cfre 34

35 eţele de rezstenţe Fgura 3.4. lnartate după compensarea erorlor de câştg ş ofset Sarcna 7. Calculaţ erorle ntegrale ş dferenţale absolute ş relatve ale reţele de rezstenţe combnate de ma sus. erfcaţ dacă CNA-ul este monoton. Pentru sarcna de ma sus, folosţ ca ş ernţă Fgura 3.40 ş Fgura 3.4. Luaţ în consderare sugestle dn paragraful precedent. 35

36 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator eţea zecmală forţată la un număr hexazecmal Puneţ jumper pe J3 ş J4 ca în Fgura 3.38, pentru a constru un CNA pe două cfre BCD, ca ş în paragraful anteror. Setaţ Pattern Generator ca ş hexadecmal counter DIO7 DIO0, ca în paragraful Această combnaţe generează stuaţa atpcă smulată în Fgura Imagnea generată de Scope este cea dn Fgura Fgure Placheta esstor Networks BCD pe două cfre, cu subreţele -2 Fgura eţea combnată BCD comandată prn cod hexazecmal 36

37 eţele de rezstenţe eţea combnată cu subreţele de rezstenţe ponderate Toate expermentele dn Error! eference source not found pot f repetate cu subreţelele de rezstenţe ponderate 5 2, c2 ş 8, c. Puneţ jumperul pe J7, ca în Fgura 3.44, pentru a cascada două reţele de rezstenţe ponderate într-o reţea combnată. Conectaţ 5 la canalul al oscloscopulu (pnul + al lu J2). Pentru expermentele hexazecmale, plasaţ jumper pe J5 ş J6 ca în Fgura 3.44, pentru a selecta SH5 ca ş rezstor sere ş CH ca ş rezstor ce închde reţeaua. Astfel se construeşte un CNA pe două cfre hexazecmale dn două subreţele ponderate Setaţ Pattern Generator pentru a comanda Fgura Placheta esstor Networks 2 cfre hexazecmale, cu subreţele ponderate DIO5 DIO8 ca ş un hexadecmal counter pe două cfre (de fapt, un sngur numărător pe 8 bţ). Pentru expermentul BCD, mutaţ jumper pe J5 ş J6 către dreapta, pentru a selecta SD5 ca ş rezstor sere ş CD ca ş rezstor ce închde reţeaua. Astfel se construeşte un CNA pe două cfre BCD dn două subreţele ponderate. 37

38 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator eţea combnată pe 3 cfre cu subreţele mxte de rezstenţe Pentru a constru o reţea combnată pe 3 cfre, puneţ un jumper pe J7, ca în Fgura Acesta conecteză 5 2, c2 ca ş cea ma semnfcatvă subreţea, faţă de 7 4 ş 3 0. Pentru reţeaua hexazecmală pe 3 cfre (bnar - 2 bţ), plasaţ jumper pe J3, J4 ş J5, ca în Fgura 3.45, pentru a seta SH5 ş SH7 ca ş rezstor sere, respectv CH3 ca ş rezstor ce închde reţeaua. Setaţ în Pattern Generator un bnary counter pe 2 bţ, cu bţ în următoarea ordne (de la MSB la LSB): DIO5, DIO4, DIO3, DIO2, DIO7, DIO6, DIO5, DIO4, DIO3, DIO2, DIO, DIO0, ca ş în Fgura 3.46 Setaţ Scope ca în Fgura Modfcaţ scrptul aferent canalulu Math pentru baza de tmp curentă ş pentru numărul de stăr/rampe pe peroadă: floor(tme*000)* /4096 Fgura Placheta esstor Networks 3 cfre hexazecmale Analzaţ tensunea de eşre 5 ş eroarea totală în Fgura Compensaţ erorle de ofset ş câştg în Math3 ş observaţ eroarea de lnartate în Math4, în Fgura

39 eţele de rezstenţe Fgura Pattern Generator numărător bnar pe 2 bţ Fgura Tensunea de eşre ş eror - reţea pe 3 cfre hexazecmale Fgura Eroare de lnartate reţea pe 3 cfre hexazecmale Construţ o reţea BCD pe 3 cfre mutând spre dreapta jumper J3, J4 ş J5, pentru a seta SD5 ş SD7 ca ş rezstor sere, respectv CD3 ca ş rezstor ce închde reţeaua. În Pattern Generator, setaţ un numărător BCD pentru a controla acest crcut. 39

40 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator 3.4 Etaj de eşre cu amplfcator operaţonal pentru reţele de rezstenţe cu comutare în tensune 3.4. Suport teoretc Un etaj de eşre cu amplfcator operaţonal în conexune nversor poate f e e - I f - + f OA o Fgure Etaj de eşre cu amplfcator operaţonal pentru reţelele de rezstenţe cu comutare în tensune. ataşat orcăre confguraţ de reţele rezstve analzate în paragrafele de ma sus, ca în Fgure Datortă reacţe nversoare, nodul de eşre al reţele este conectat la punctul de masă vrtuală aferent ntrăr nversoare a AO-ulu, -: 0 ( 3.38 ) e I f ( 3.39 ) e f o e ( 3.40 ) e Amplfcatorul operaţonal asgură o mpedanţă joasă pentru semnalul de eşre o, dar adaugă nedealtăţ suplmentare, eror, precum ş alte probleme: A. Eroare de ofset (Tensunea de ofset a amplfcatorulu operaţonal înmulţtă cu câştgul etajulu). B. Eroarea de câştg (datorată în prncpal raportulu f/e rato, ş ma puţn datortă câştgulu fnt al amplfcatorulu operaţonal). C. Lmtărle lăţm de bandă. D. Lmtăr ale Slew-ate-ulu. E. Lmtărle domenlor tensunlor de ntrare ş eşre (de obce legate de sursele de tensune). F. Stabltate (dependentă de câştgul etajulu ş de sarcnă). G. Zgomot (zgomotul termal propru ce este propagat dnspre sursele de tensune către semnalele adacente). H. araţ (modfcarea parametrlor cu temperatura sau cu îmbătânrea) 40

41 eţele de rezstenţe Pentru ambele reţele unpolare, ponderate sau -2, pe n bţ, se obţne dn ( 3.4 ), ( 3.5 ), ( 3.5 ), ( 3.6 ): ; e e n a 2 { A} ( 3.4 ) n f f o a 2 { A} ( 3.42 ) f f FS ; LSB n 2 ( 3.43 ) Pentru reţele combnate pe n-dgţ, în baza r, from ( 3.27 ), ( 3.28 ) se obţne: r r e A m r; e p 2 r ( 3.44 ) n r f r f o d m r { A} m r 2 ( 3.45 ) FS 2 p r 2 m f p ; LSB r n r 2 m f p p ( 3.46 ) Pentru reţelele combnate unpolare hexazecmale pe n-dgţ, m=4, r=6: 5 5 e A r; e p 6 6 ( 3.47 ) n 6 f f o d 6 A r 6 ( 3.48 ) FS p p f f ; LSB n ( 3.49 ) p 6 p Pentru reţelele combnate unpolare BCD pe n-dgţ, m=4, r=0: 9 9 e A r; e p 6 0 n 0 f 0 f o d 0 A r 6 6 FS p 0 6 f p ; LSB 0 n 0 6 f p p ( 3.50 ) ( 3.5 ) ( 3.52 ) 4

42 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Smulare 0MHz 0 U2 U3 U4 U DD 5.0 DC CP DD ~S ~PE CET CEP P3 P2 P P0 TC 5 O3 O2 2 O 3 O BT_5 5.0 DC 5.0 DD 5.0 DC 5.0 S DD SA SB IN GND S2 DD SA SB IN GND S3 DD SA SB IN D D D kΩ 7 0kΩ EE 4 3 0kΩ DD 5.0 DD U6 o ADA485-YJZ DD 5.0 DC 5.0 GND S4 DD GND 4 8 0kΩ 5 ADG859YYZ-EEL Fgura eţea de rezstenţe -2 cu etaj de eşre cu amplfcator operaţonal Fgura 3.50 relevă schema smulată utlzând Multsm. O reţea ponderată sau cobnată poate f de asemenea utlzată în locul cele -2 prezentate ma sus. O frecvenţă de ceas de 0MHz ş o bază de tmp rapdă sunt foloste pentru a observa modfcărle dnamce rapde. Parametr mportanţ pentru amplfcatorul operaţonal ADA 485 sunt: supp: +3 ±5 araţa tensun de eşre: 60m către orcare capăt de domenu. Tensunea de mod comun: suppn suppp Slew ate: 375/us (în condţ specfce) Lăţmea de bandă: 30MHz ezultatele smulăr sunt prezentate în Fgura 3.5. o este negatvă, datortă etajulu nversor. Tmpul de stablre ş slew-rate-ul lmtează vteza lu o, la 42

43 eţele de rezstenţe fecare pas egal cu LSB. Întârzerea maxmă apare când numărul de ntrare trece de la valoarea maxmă la 0, ş o sare de la aproape FS la 0. -, tensunea pe ntrarea nversoare a amplfcatorulu operaţonal nu este zero, aşa cum ar trebu să fe pentru un etaj nversor deal. I o f f ( 3.53 ) Amplfcatorul operaţonal în conexune nversor ar trebu să genereze valoarea necesară a lu o pentru a păstra - la 0 ( 3.53 ). Dar, lmtărle ntroduse de slew-rate ş de tmpul de stablre nu permt ca o să se modfce destul de rapd, ş astfel se generază pulsurle lu o, vzble în Fgura 3.5. Gltch-urle sunt prea rapde pentrua f văzute în o, dar ele exstă în If ş pot f văzute în evoluţa lu -. Fgura 3.5. eţea de rezstenţe ponderate cu etaj cu amplfcator operaţonal rezultatele smulărlor 43

44 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator ezultate expermentale eţeaua de rezstenţe -2 pe 4 bţ 7 4, s7 s5, c4 este conectată în Fgura 3.52 la etajul de eşre cu amplfcator operaţonal în conexune nversor, cu ajutorul unu jumper pe J9, pe pozţa 7. out ş - sunt montorzate pe canalele ş 2 ale oscloscopulu. Pattern Generator comandă DIO7 DIO4 ca ş un numărător bnar pe 4 bţ cu frecvenţa de clock de 0MHz. Semnalele dn Fgura 3.53 nu sunt dentce cu cele smulate ma sus. Impedanţa pnulu aferent oscloscopulu Analog Dscovery (MΩ 24pF), nductanţa cordoanelor de măsură ş dafona ntrodusă de semnalele dgtale nu au fost consderate în smulare, dar de asemenea ele nu afectează acest experment. Fgura 3.52 Placheta esstor Networks reţea de rezstenţe ponderate cu etaj de eşre cu amplfcator operaţonal 44

45 eţele de rezstenţe Fgura Etajul de eşre al amplfcatorulu operaţonal - experment Termnalele oscloscopulu nu numa că modfcă forma semnalelor, dar ş nfluenţează comportarea întregulu crcut. Deconectând termnalul oscloscopulu de la borna -, se măreşte lăţmea de bandă globală a out, ca în Fgura Fgura 3.54 Etajul de eşre al amplfcatorulu operaţonal - experment (termnal oscloscop aferent borne - deconectat) Sarcna 8. Bazându-vă pe semnalul achzţonat în Fgura 3.54, măsuraţ slew-rate-ul amplfcatorulu operaţonal. 45

46 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Sugeste: modfcaţ baza de tmp a oscloscopulu ş pozţa pe orzontală, pentru a măr panta cea ma abruptă (la resetarea mnumărulu). Plasaţ cursoare vertcale pe aceasta. Clck ew/x Cursors. Ctţ Δy/Δx în fereastra X Cursors. Observaţ că slew-rate-ul real, măsurat pentru un set de condţ specfce, poate f semnfcatv dfert în comparaţe cu valoarea standard măsurată dn foaa de catalog a amplfcatorulu operaţonal. La frecvenţe joase, lmtărle dnamce ntroduse de sondele oscloscopulu, respectv de etajul de ntrare al Analog Dscovery sunt ma puţn vzble, ca în Fgura Eroarea de ofset a amplfcatorulu operaţonal creşte ofsetul global, comparatv cu Fgura 3.2. Erorle de ofset, câştg ş de lnartate pot f calculate ca în Fgura 3.55, smlar ca în paragrafele anteroare, Fgura 3.4 ş Fgura

47 eţele de rezstenţe Fgura 3.55 Etajul de eşre al amplfcatorulu operaţonal eroare totală (sus) ş eroare de lnartate (jos). Sarcna 9. Plasaţ jumpere pe J3, J4, J5, J7 pentru a constru o reţea de rezstenţe combnate hexazecmală pe 2 bţ. Setaţ un numărător bnar pe 2 bţ în Pattern Generator pentru a comanda reţeaua de ma sus. Folosţ canalul al oscloscopulu pentru a vzualza semnalul dnte de ferăstrău 5 pe J8. Extndeţ baza de tmp ş setaţ pozţa pe orzontală pentru a observa gltch-urle mar de la jumătatea rampe, cele mc de la ¼ ş ¾ dn rampă. Observaţ că sondele Analog Dscovery modfcă formele de undă: capactatea paraztă a sonde (24pF) realzează un Fltru Trece Jos cu rezstenţa echvalentă a reţele de rezstenţe (9.375kΩ). 47

48 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Sarcna 0. Plasaţ jumperele pe J3, J4, J5, J7 pentru a constru o reţea combnată zecmală pe 2 bt. Setaţ un mumărător BCD pe 3 dgţ (2 bţ) în Pattern Generator pentru a comanda reţeaua de ma sus. Folosţ canalul al oscloscopulu pentru a vzualza semnalul dnte de ferăstrău 5 pe J8. Extndeţ baza de tmp ş căutaţ gltch-urle. Explcaţ locaţa gltc-urlor. Sarcna. Plasaţ un jumper pe J9 pentru a adăuga un etaj de eşre cu amplfcator operaţonal. Folosţ canalul al oscloscopulu pentru a vzualza out ş canalul 2 pentru -. epetaţ expermentele pentru ambele reţele hexazecmale ţ zecmale. Observaţ aceleaş gltch-ur ca ma sus. Observaţ că gltch-urle sunt acum de ampltudne ma mare; de fapt, etajul de eşre cu amplfcator operaţonal face ca crcutul să fe ma puţn sensbl la efectele sondelor Analog Dscovery: rezstenţa de eşre a amplfcatorulu operaţonal este mcă, dec nfluenţa capactăţ parazte a sonde oscloscopulu este aproape negljablă. O sondă de osclodcop pe - afectează forma de undă out (deconectaţ sonda de pe - pentru a observa dferenţa). 48

49 eţele de rezstenţe Fgura eţea hexazecmală pe 2 bţ cu etaj de eşre cu amplfcator operaţonal: out ş gltch-urle de pe - (detalu). Sarcna 2. Folosţ reţeaua zecmală cu un numărător hexazecmal ş vceversa. Explcaţ formele de undă. Sarcna 3. Folosţ o reţea hexazecmală pe 2 dgţ cu ajutorul unu semnal snusodal customzat în Pattern Generator. Sugeste: Folosţ celulele dn Excel pentru a crea un fşer.csv cu eşantoanele snusulu: - Pe coloana A, rândurle de la la 024 puneţ valorle 0,, Implementaţ ecuaţa =INT(27*SIN(2*PI()*A/024))+28 în celula B. Copaţ celula B în celulele B2 până la B024. Aceasta va genera 024 de eşantoane ale unu snus într-o peroadă a snusulu. Eşantoanele au un ofset de jumătate dn ampltudne, scalate între ş rotunjte la cel ma apropat întreg. - Salvaţ fşerul în format.csv. Sugeste: În Pattern Generator, setaţ un bus de 8 bţ cu eşantoanele snusulu: - În Pattern Generator, adăugaţ un bus pe 8 bţ DIO7 DIO0. 49

50 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator - În fereastra Edt, mportaţ fşerul.csv. - În fereastra Import, alegeţ coloana 2 ca ş sursă pentru valorle busulu. Sugeste: Setaţ jumper pentru o reţea de rezstenţe combnate pe două cfre hexazecmale DIO7 DIO0. epetaţ expermentele pentru ambele confguraţ: cu ş fără etaj de eşre cu AO. Fgura Ferestrele Edt Bus ş Import. 50

51 eţele de rezstenţe Fgura Snus pe 8 bţ folosnd o reţea hexazecmală pe 2 dgţ fără (sus) sau cu (mjloc ş jos) etaj de eşre cu AO. Detal ale gltc-urlor (jos). 5

52 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator Sarcna 4. Măsuraţ parametr dnamc a semnalulu de ma sus. Sugeste: Deschdeţ un Spectrum Analyzer în WaveForms, ş setaţ: - Clck ew/measure; - Add/Trace/Dynamc/ENOB. Aceasta relevă numărul echvalent de bţ, calculat ca ş: ENOB=(SN-.76)/ Add/Trace/Harmoncs/FF. Aceasta va releva ampltudnea ş frecvenţa componente fundamentale. Se adaugă ş anumte armonc. - În Channel Optons, modfcaţ Sample Mode între Average ş Decmate. Observaţ nfluenţa ENOB. (Mednd eşantoanele la achzţe se reduce zgomotul ş se îmbunătăţeşte ENOB. Dar, această îmbunătăţre este făcută asupra magn achzţonate a semnalulu, ş nu pe semnalul nţal). Fgura Folosnd Spectrum Analyzer pentru măsurarea parametrlor dnamc (snus pe 8 bţ, mod de eşantonare decmate). Sarcna 5. epetaţ Sarcna 3 ş Sarcna 4 cu o reţea pe 3 dgţ hexazecmal ş cu o secvenţă snusodală pe 2 bt customzată în Pattern Generator. Sugeste: într-un fşer Excel, modfcaţ ecuaţa dn celula B la =INT(2047*SIN(2*PI()*A/024))+2048 ş copaţ celula B în toate celulele B2 B024. Salvaţ fşerul în format.csv. Sugeste: În Pattern Generator, adăugaţ un bus pe 2 bţ DIO 5 DIO2,DIO7 DIO0. În fereastra Edt, mportaţ eşantoanele snusulu dn fşerul.csv. 52

53 eţele de rezstenţe Sugeste: Setaţ jumper pentru a confgura o reţea combnată hexazecmală pe 3 dgţ 5 2,7 0. epetaţ expermentele pentru ambele confguraţ: cu sau fără etaj de eşre cu AO. 53

54 Content Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator 54

55 eţele de rezstenţe 3 ețele de rezstențe 3. ețele de rezstențe ponderate bnar, cu comutare în tensune, fără sarcnă 3.. Suport teoretc 3..2 Smulare Crcutul deal Eror ntroduse de negaltatea rezstorlor Erorle ntroduse de sursa Eror dnamce ezultate expermentale Nedealtăţ Experment practc Măsurător eţele de rezstenţe -2, comutate în tensune, fără sarcnă Suport teoretc Smulare Crcutul deal Eror ntroduse de negaltatea rezstenţelor Eror ntroduse de sursa ezultate expermentale Nedealtăţ Experment eţea de rezstenţe combnate, comutate în tensune, fără sarcnă Suport teoretc eţele de rezstenţe combnate în format hexazecmal eţele de rezstenţe combnate în format zecmal Smulare Hexazecmal BCD ezultate expermentale Nedealtăţ Experment (hexazecmal) Experment (Zecmal) eţea zecmală forţată la un număr hexazecmal eţea combnată cu subreţele de rezstenţe ponderate eţea combnată pe 355cfre cu subreţele mxte de rezstenţe Etaj de eşre cu amplfcator operaţonal pentru reţele de rezstenţe cu comutare în tensune Suport teoretc Smulare ezultate expermentale 44

56 Bazele Sstemelor de Achzț de Date Lucrăr de laborator 56