Μάθηµα 47ο Θέµα Εισαγωγή Συστήµατα λήψης, επεξεργασίας και διανοµής δεδοµένων. 1. Τι είναι οι µετατροπείς A/D και D/A; Εξηγήστε τη λειτουργία του σχήµατος 11.2.1. 1. Να εξηγήσετε το παράδειγµα αναλογικοψηφιακής µετατροπής του παραδείγµατος που παρουσιάζεται από το παρακάτω σχήµα. 1. ιάβασµα από 11.1 έως 11.2
Μάθηµα Θέµα 48ο Μετατροπέας D/A 1. Εξηγήστε µε λίγα λόγια πως λειτουργεί ένας D/A µετατροπέας; 2. Πως υπολογίζεται η τάση εξόδου του µετατροπέα D/A; 3. Τι είναι η V mes ; 1. Έστω ότι έχουµε ένα µετατροπέα D/A των τριών bits µε ανάλυση µέτρησης 1V και περιοχή τάσης λειτουργίας του είναι από 0V έως 7V. Θα δώσουµε τις διαφορετικές τάσεις εξόδου του D/A για όλες τις δυνατές ψηφιακές λέξεις. Για κάθε συνδυασµό των τριών bits εφαρµόζουµε τη σχέση υπολογισµού της τάσης εξόδου του παραπάνω µετατροπέα D/A. Να παραχθεί µια αναλογική (ηµιτονοειδής) κυµατοµορφή. ίνονται οι παρακάτω ψηφιακές λέξεις που θα πάρει ο µετατροπέας D/A και θα τις µετατρέψει σε αναλογική µορφή. Ψηφιακή λέξη Vout(V) Ψηφιακή λέξη Vout(V) 1 η 011 10 η 010 2 η 101 11 η 001 3 η 110 12 η 001 4 η 110 13 η 000 5 η 111 14 η 001 6 η 110 15 η 001 7 η 110 16 η 010 8 η 101 17 η 011 9 η 001 2. Έστω ότι έχουµε ένα µετατροπέα D/A των τεσσάρων bits ο οποίος όταν η δυαδική του είσοδος µεταβάλλεται κατά ένα LSB η τάση εξόδου του µεταβάλλεται κατά 0,1V. Ποια η αναλογική του έξοδος για την ψηφιακή είσοδο 1011;
Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Γ ΕΠΑ.Λ ιδάσκων: Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός M.Sc 3. ίνεται το παρακάτω σχήµα, στο οποίο φαίνεται η έξοδος ενός µετατροπέα D/A των τεσσάρων bits µε ελάχιστη µεταβολή της αναλογικής τάσης εξόδου 0,1V, ο οποίος δέχεται στις ψηφιακές εισόδους του τις εξόδους ενός δυαδικού απαριθµητή των 4 bits. 1. ιάβασµα 11.3
Μάθηµα Θέµα 49ο Κυκλώµατα µετατροπέων D/A Χαρακτηριστικά τους 1. Να δώσετε το σχηµατικό διάγραµµα ενός µετατροπέα D/A τύπου R/2R και να εξηγήσετε τη λειτουργία του. 2. Ποια η γενική µαθηµατική έκφραση της τάση εξόδου σε συνάρτηση µε τα ψηφία της λέξης που αποτελείται από 2 bit; 3. Να δώσετε το σχηµατικό διάγραµµα ενός µετατροπέα D/A σε ICs. 4. Ποια η γενική µαθηµατική έκφραση της τάση εξόδου σε συνάρτηση µε τις ψηφιακές εισόδους του ICs; 5. Να ορίσετε τη διακριτική ικανότητα, την ακρίβεια και το χρόνο αποκατάστασης ενός µετατροπέα D/A. 1. Ποια είναι η διακριτική ικανότητα ενός µετατροπέα D/A των 12 bits; Εάν η περιοχή τάσης λειτουργίας του είναι 10V, ποια είναι η ελάχιστη µεταβολή της αναλογικής τάσης εξόδου του; 2. Ένας µετατροπέας D/A των 4bits παράγει µια τάση εξόδου 8V µε ψηφιακή λέξη εισόδου 1000. Aν η ελάχιστη τάση που παράγει ο µετατροπέας D/A είναι 0V, ποια θα είναι η τάση εξόδου του για την ψηφιακή λέξη εισόδου 1111; Ποια είναι η διακριτική ικανότητα του µετατροπέα D/A; 3. Σε µια εφαρµογή πρέπει να επιλέξετε ένα µετατροπέα D/A µε ανάλυση µέτρησης 1V και περιοχή τάσης λειτουργίας 0V έως 15V. Να καθορίσετε τη διακριτική ικανότητα του µετατροπέα D/A που θα επιλέξετε. 1. ιάβασµα από 11.4 έως 11.5
Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Γ ΕΠΑ.Λ ιδάσκων: Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός M.Sc Μάθηµα Θέµα 50ο Μετατροπέας A/D Κβάντιση και ειγµατοληψία Σήµατος 1. Τι ονοµάζουµε µετατροπέα A/D; 2. Από ποια σχέση υπολογίζεται η αναλογική τάση εισόδου του µετατροπέα; 3. Πόσες εισόδους και ποιες έχει αυτός µετατροπέας, εκτός από την αναλογική είσοδο και τις ψηφιακές εξόδους του; 4. Ποια διαδικασία ονοµάζεται δειγµατοληψία και τι είναι ο ρυθµός διεγµατοληψίας; 5. Ποια διαδικασία ονοµάζεται κβάντιση και τι βήµα κβάντισης; 1. Έστω ότι έχουµε ένα µετατροπέα A/D των τεσσάρων bits, στον οποίο όταν η τάση εισόδου του µεταβάλλεται κατά 0.1V η ψηφιακή λέξη της εξόδου του µεταβάλλεται κατά ένα LSB. (α) Ποια η ψηφιακή έξοδος για αναλογική είσοδο 1.1V; (β) Ποια η ψηφιακή έξοδος για αναλογική είσοδο 1.03V; 2. Έστω ότι έχουµε ένα µετατροπέα A/D των τριών bits µε βήµα κβάντισης 1V. Να ψηφιοποιήσετε το παρακάτω σήµα. 1. ιάβασµα από 11.6 έως 11.7
Μάθηµα 51 ο Θέµα Κυκλώµατα Μετατροπέων A/D Χαρακτηριστικά µετατροπέων A/D Εφαρµογές µετατροπέων D/A και A/D. 1. Να περιγράψετε το κύκλωµα του µετατροπέα A/D διαδοχικών προσεγγίσεων που δίδεται παρακάτω. 2. Πως λειτουργεί το κύκλωµ µα του µετατροπέα A/D διαδοχικών προσεγγίσεων; 3. Τι ονοµάζουµε χρόνο µετατροπής του SAC; 4. Να εξηγήσετε τη λειτουργία όλων των ακροδεκτών του ολοκληρωµένου κυκλώµατος ADC0801. 5. Να ορίσετε τη διακριτική ικανότητα, την ακρίβεια και το χρόνο µετατροπής ενός µετατροπέα A/D. 6. Να αναφέρετε τις κυριότερες εφαρµογές των µετατροπέων D/A και A/D. 1. Έστω ένας µετατροπέας A/D διαδοχικών προσεγγίσεων των 5bits µε βήµα κβάντισης 0.1V. Αν η αναλογική τάση στην είσοδο είναι V, να περιγράψετε τα βήµατα µετατροπής. SAR V α V α Συγκριτής 10000 1.6 2.4 2.8 2.4 2.6 2.4 2.5 EOC
Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Γ ΕΠΑ.Λ ιδάσκων: Γεώργιος Μακεδών, Φυσικός M.Sc 2.6 2. Ποια η διακριτική ικανότητα ενός µετατροπέα A/D των 12 bits; Εάν η συνολική τάση εισόδου του είναι 10V, ποιο είναι το βήµα κβάντισης του µετατροπέα A/D; 3. Ένας µετατροπέας A/D των 4bits παράγει για τάση εισόδου 1V την ψηφιακή λέξη 1000. Αν η ελάχιστη τάση που ψηφιοποιεί ο µετατροπέας A/D είναι 0V, ποια θα είναι η ψηφιακή του έξοδος για την τάση εισόδου των 1.25V; Να βρείτε το βήµα κβάντισης του µετατροπέα A/D. 4. Αν η ελάχιστη είσοδος ενός µετατροπέα A/D είναι 0V και η µέγιστη 10V, ποια διακριτική ικανότητα πρέπει να έχει ο µετατροπέας A/D ώστε το βήµα κβάντισης να είναι µικρότερο από 20mV; 5. Σε µια εφαρµογή πρέπει να επιλέξετε έναν µετατροπέα A/D µε βήµα κβάντισης 1V και περιοχή τάσης λειτουργίας 0V έως 15V. Να καθορίσετε τη διακριτική ικανότητα του µετατροπέα A/D που θα επιλέξετε.
6. Σε µια εφαρµογή µέτρησης θερµοκρασίας του περιβάλλοντος θέλουµε την ψηφιοποίηση της εξόδου ενός κυκλώµατος προσαρµογής ενός αισθητήρα θερµοκρασίας. Η περιοχή των θερµοκρασιών που θέλουµε να µετρήσουµε είναι από -30 0 C έως +70 0 C σε βήµατα των 1 0 C. Ποια η διακριτική ικανότητα του µετατροπέα A/D που θα επιλέξουµε για την εφαρµογή αυτή; 7. Σε µια εφαρµογή κατασκευής µιας ηλεκτρικής ψηφιακής ζυγαριάς θέλουµε να ψηφιοποιείται η έξοδος του αισθητήρα ζύγισης. Αν η ζυγαριά πρέπει να ζυγίζει βάρη έως 120Kgr σε βήµατα του 0.5Kgr, ποια η διακριτική ικανότητα του µετατροπέα A/D που θα επιλέξουµε; 1. ιάβασµα από 11.8 έως 11.10