Analogas / kodas keitiklio tyrimas

Ištrauka

ANALOGAS/KODAS KEITIKLIO TYRIMAS
T110B401– Matavimai ir metrologijos pagrindai
Laboratorinio darbo ataskaita


Darbo tikslas:
Susipažinti su analoginių signalų keitimo į skaitmeninius principais.
Teorinė dalis
2.1. Bendros žinios apie skaitmeninius matavimus.
Skaitmeniniais vadiname tokius matavimus, kai matuojamasis dydis keičiamas kodu. Skaitmeniniuose įrenginiuose informacija
apdorojama skaitmeninėje formoje, todėl kiekvienas tolydus (analoginis) signalas prieš perduodant į skaitmeninį įrenginį turi
būti paverstas į skaitmeninį kodą (atliekamas kvantavimas pagal laiką ir pagal amplitudę), kuris toliau naudojamas
skaitmeninio apdorojimo programose, duomenų analizės programose, duomenų atvaizdavimo programose, taip pat duomenų
saugojimui skaitmenine forma.
Signalas paverčiamas skaitmeniniu kodu jį:
· diskretizavus laike (sampling)
· kvantuojant diskrečiais lygiais jo amplitudę.
Diskretizavimas
Signalas diskretizuojamas periodiškai tam tikrais intervalais fiksuojant signalo amplitudę. Tolydaus signalo keitimo į kodą
metu amplitudė turi nekisti. Jos kitimas yra paklaidų arba klaidų šaltinis. Jeigu signalo dažnis labai žemas, tada nenaudojamos
jokios priemonės signalo amplitudei fiksuoti, tačiau greitai kintančiam signalui naudojamos "sample and hold" schemos
(struktūros). Jos seka signalą ir diskretizavimo metu atsijungia nuo įėjimo grandinės išsaugodamos, paprastai kondensatoriuje,
užfiksuotą amplitudę. Dar naudojamos "track and hold" (sekančios ir išsaugančios schemos). Tikslesnės "track and hold"
schemos, nes amplitudės dydis saugomas tik keitimo į kodą metu.
Naudojamas diskretizavimo laike dažnis turi būti pasirinktas atsižvelgiant į matuojamo signalo dažnį. Jeigu diskretizavimo
dažnis per žemas signalas bus užregistruotas neteisingai. Signalo spektras perkeliamas iš aukštesniojo dažnio į žemesnį- taip
vadinamas frequency aliasing.Bendru atveju perkeltas dažnis Fa, signalo dažnis F ir diskretizavimo dažnis Fd susieti
priklausomybe: Fa= abs[(n)Fd-F] Spektrai persiklos dažnyje Fa, n>=0, (n)Fd yra artimiausias daugiklis.
Šenono teorema nusako, kad tolydus signalas matematinės interpoliacijos būdu gali būti atkurtas iš diskrečių atskaitų tik tada,
kai diskretizacijos dažnis yra du kartus didesnis už aukščiausią signalo dažnį. 0,5Fd dažnis dar vadinamas Nyquist dažniu.
Nyquist dažnis nusako sistemos dažnuminę juostą.
Diskretizavimo dažnis matuojamas atskaitomis per sekundę Ks/s, Ms/s… Jeigu matuojami nuolatinės srovės signalai, tai
signalo spektro perkėlimas nėra aktualus. Kitais atvejais gali būti naudojami filtrai, kurie montuojami prieš diskretizavimo
grandinę.