2016.10.26 digitalteknikk - adc og dac - studieveiledning for onsdag 26.10.2016 - 2 byau 15-18 - v.14 hd

DAC.

ADC

DAC.

ADC.

ADCDAC

DAC.

ADC26.10.2016v.HD 14

DIGITALTEKNIKK

ADCDAC

FØRST LITT HMS:SYKLER DU TIL JOBBEN ?HAR BILEN VIKEPLIKT ?

1 SYKLIST BLIR DREPT HVER MND I TRAFIKKEN I NORGE

Syklisten har vikeplikt !

UNIVERSET: ANALOGT ELLER DIGITALT ?

Studieveiledning til WEBOnsdag 26/10-16: 16:00 – 20:00

.

2.kl BYAU 2015-2018, klasserom GydaEmne 05, Elektroniske systemer

ADC og DAC

Sven Åge Eriksen, [email protected], tlf 416 99 304, Fagskolen Telemark

Kildemateriale: Lærebok Elektroniske systemer, GYLDENDAL, ISBN 978-82-05-27456-3

Egne notater og bilder / figurer fra Internett

ANALOG

ANALOG

ANALOG

http://www.nb.no/nbsok/nb/5fdee7258cba22f3a474681b6a165491?index=1#0

Forventet læringsutbytte:

Kjenne til ADC og DACHvorfor vi har bruk for disse systemeneHva brukes de tilHvor brukes deHvordan fungerer deHa full kontroll på BITS og BYTESAt oppløsningen på ADC / DAC er avhengig av antall bit på systemetKjenne igjen kretser som fungerer som ADC / DACÅ kunne beregne oppløsningen på DAC og ADC vha område og antall bitAt oppløsningen påvirker nøyaktigheten, men at flere faktorer påvirker nøyaktigheten

DAC:ADC:

Elektroniske systemer side 97

AD- og DA - OMFORMERE

1 BYTE = 8 BITS

Kompendium side 1

Kompendium side 1

LSB - MSB

Least Significant Bit – Most Significant Bit

Kompendium side 3

Kompendium side 1

Husk at tallet null er like viktig som de andre tallene i digitalteknikk og alle tallsystemer !

500 KR050 KR

005 KR

HER SER VI TYDELIG AT SIFFERPOSISJONEN HAR STOR BETYDNING, SELV OM TALLET 5 ER DET SAMME !

2 – tallsystemet – det binære tallsystemetGrunntallet er 2 - Det er 2 mulige verdier: 0 og 1

Tallposisjonenehar forskjelligvektlegging:

1. tallposisjon har verdien: 20 = 1








9. tallposisjon har verdien: 28 = 25610. tallposisjon har verdien: 29 = 512

2 – tallsystemet – det binære tallsystemetGrunntallet er 2 - Det er 2 mulige verdier: 0 og 1

Tallposisjonenehar forskjelligvektlegging:








Gigabyte (GB) er måleenhet for datalagringskapasitet. En gigabyte (utledet fra SI-prefikset giga-) er en enhet for informasjon eller datalagringskapasitet, og betyr enten nøyaktig én milliard bytes (10003 eller 109) eller omtrent 1,07 milliarder bytes (10243). For å minske forvirringen rundt dette er det

innført en enhet gibibytesom alltid betyr 1 073 741 824 (10243 eller 230) bytes.

https://no.wikipedia.org/wiki/SI-prefikset

https://no.wikipedia.org/wiki/Gibibyte

20 = 1

21 = 2

22 = 4

23 = 8

24 = 16

25 = 32

26 = 64

27 = 128

28 = 256

29 = 512

210 = 1 024

211 = 2 048

212 = 4 096

213 = 8 192

214 = 16 384

215 = 32 768

216 = 65 536

217 = 131 072

218 = 262 144

219 = 524 288

220 = 1 048 576

221 = 2 097 152

222 = 4 194 304

223 = 8 388 608

224 = 16 777 216

225 = 33 554 432

226 = 67 108 864

227 = 134 217 728

228 = 268 435 456

229 = 568 870 912

230 = 1 073 741 824

231 = 2 147 483 648

AD / DA – OMFORMERE FINNES NORMALT I 6 – 30 BIT, f.eks 6, 8, 12, 16, 20, 24, 30

210 = 1 024 = 1K 220 = 1 048 576 = 1M 230 = 1 073 741 824 = 1G

DIGITAL / ANALOG ILLUSTRASJON:

Digital: Trinnvis

Analog: Kontinuerlig (bølge)

DAC: DIGITAL-ANALOG

ADC: ANALOG-DIGITAL

Digitale systemer jobber med digitale signaler:

Digitale systemer jobber med digitale signaler:

Slik regner vi ut oppløsningen i digitale systemer:

2-bits system:

3 trinn: 22 -1 = 4-1 = 3 Hvis området er 0-10 VDC,blir hvert trinn på 3,333 V:

10V / 3 = 3,333 V 3,333 V

3,333 V

3,333 V

Slik regner vi ut oppløsningen i digitale systemer:

3-bits system:

7 trinn: 23 -1 = 8-1 = 7 Hvis området er 0-10 VDC,blir hvert trinn på 3,333 V:

10V / 7 = 1,428 V 1,42 V

1,42 V

1,42 V

1,42 V

1,42 V

1,42 V

1,42 V 1

2

3

4

5

6

7

LSB

MSB

Hvis området er 0-10 VDC,hva blir hvert trinn på her ?

0-10 VDC

ADC

Hvis området er 0-10 VDC,hva blir hvert trinn på her ?

0-10 VDC

ADC4-bits system:15 trinn:

24 -1 = 16-1 = 15

10V / 15V = 0,67V

OPPGAVE:Firmaet du jobber i, skal bytte ut den gamle analoge vekta på lageret og du skal designe og beregne dette nye veiesystemet.

Vekta skal veie opp til og med 100 kg og ha en oppløsning på 1g.

Økonomen i innkjøpsavdelingen har allerede kjøpt inn en billig veiecelle med område 0-200 kg og en 12-bits AD-omformer som leverandøren anbefalte.

Kan du beregne om du oppnår ønsket spesifikasjon med de innkjøpte delene og hvis ikke, hva må du bytte ut ?

OPPGAVE !

20 = 1

21 = 2

22 = 4

23 = 8

24 = 16

25 = 32

26 = 64

27 = 128

28 = 256

29 = 512

210 = 1 024

211 = 2 048

212 = 4 096

213 = 8 192

214 = 16 384

215 = 32 768

216 = 65 536

217 = 131 072

218 = 262 144

219 = 524 288

220 = 1 048 576

221 = 2 097 152

222 = 4 194 304

223 = 8 388 608

224 = 16 777 216

225 = 33 554 432

226 = 67 108 864

227 = 134 217 728

228 = 268 435 456

229 = 568 870 912

230 = 1 073 741 824

231 = 2 147 483 648


210 = 1 024 = 1K 220 = 1 048 576 = 1M 230 = 1 073 741 824 = 1G

Fra målebrua går signalet til en AD-omformer

Oppgave 10, kap 2:I både oppgave a) og b) er målebrua balansert, dvs at det ikke går noen strøm gjennom galvanometerkretsen, da blir formelen enkel. Alle resistansene må være like eller forholdet mellom 2 og 2 overfor hverandre må være like, slik at spenningen ved D og B er like.

Ved balansert målebru er R2/R1 lik Rx/R3,da vil spenningen ved D og B være like.Det sto feil formel i vedlegget i FRONTER, men jeg rettet det 23/9.

Målebru fungerer som en vekt:

Båndvekter bruker Wheatstone målebru til å beregne hvor mye materiale som passerer båndet

Siloer bruker ofte Wheatstone målebru til å beregne hvor mye materiale som er i siloen

Elektronikk og data, Kåre Øen -02, side 13

Temperaturmåling

• Måling av temperaturer er avgjørende på mange områder, bla i industrielle prosesser, helse, varme og energi

• Konvensjonell temperaturmåling er basert på varmeutvidelseskoeffisienter til ulike materialer som kvikksølv og etanol, og avlesningen gjøres med det blotte øye

• Moderne temperaturmålere er transducere: Temperatur-avlesningen konverteres til en spenning eller strøm som er proporsjonal med temperaturen

29.04.2016 INF 1411 43

Temperaturmåling (forts)

• Det benyttes i dag hovedsaklig tre typer transducere:• Termokoblinger

• Temperaturavhengig resistans

• Termistorer

• Alle er har begrensinger i temperatur-område, presisjon, linearitet og dynamikk

• Begrensningene trekker i motsatt retning: Høy presisjon gir lite temperaturområde

• Ikke-linearitet kan relativt enkelt kompenseres

29.04.2016 INF 1411 44

Termokoblinger• Termokoblinger er sensorer som baserer seg på Seebeck-

spenningen• Hvis to ulike metaller eller legeringer forbindes, oppstår

det et elektrisk felt i overgangen i størrelsesorden mV • Feltet øker tilnærmet lineært proporsjonalt med

temperaturen• Termokoblinger kan måle fra -250 til 2000o C, men for en

gitt metallkombinasjon er området mye mindre

29.04.2016 INF 1411 45

Heat

Metal A

Metal BVAB

+

-

Termokoblinger (forts)• Enhver metall-metall overgang vil lage et elektrisk felt, derfor vil

tilkoblingen til en termokobling innføre en ekstra termokobling

• Man må kompensere for den uønskede parasittspenningen

29.04.2016 INF 1411 46

Termokoblinger (forts)

• En teknikk er å bruke en referansetemperatur (f.eks isvann med 0 grader) med en ekstra termokobling

• Referansen gjør at man introduserer en ny termokobling med kjent temperatur og kjent Seebeck-spenning, og denne kan trekkes fra den målte spenningen i den ønskede måleproben

29.04.2016 INF 1411 47

Termokoblinger (forts)• Det er ikke praktisk med ismaskin for å lage

referansetemperatur

• Bedre å bruke temperaturavhengig strømkilde for å kompensere for en ekstra Seebeck-spenning

29.04.2016 INF 1411 48

Copper (Cu)

CuConstantan

Strømkilden genererer en spenning i en resistor som matcher den uønskendetermokoblingsovergangen

Measuring thermocouple

Av AvVT

+V

VT+ -

+

-

Vc

Ic

Cu

En uønsket termokoblingsspenningoppstår mellom kobber og konstantan-overgangen.

Den uønskede termokoblings-spenningen kanselleres av Vc.

+-

Output er kun funksjon av VT.

Resistansedetektorer• En annen type temperaturmåler bruker temperaturavhengig resistans (RTD)

• RTD’er har også problem med parasitteffekter, fordi tilkoblingslederne også tilfører temperaturavhengig resistans

• Temperaturen måles enten ved å måle spenningsfallet over en motstand med konstant strøm, eller endringen i resistans i en brokobling , f.eksWheatstonebro

29.04.2016 INF 1411 49

Termistorer• Termistorer er en type halvleder hvor resistansen

synker med økende temperatur

• Termistorer har logaritmisk (ikke-lineær) karakteristikk

29.04.2016 INF 1411 50

Termistorer har smal bånd-bredde, men er raske, presise og billige

Brukes bla integrert på CPU’er for å styre viftehastighet

Termistorer kan også brukes i brokoblinger

Måling av strekk, trykk og væskestrøm• Strekk eller bøyning kan måles med en mostandstråd som

ender motstand ved mekanisk påvirkning (piezoresistivitet)

29.04.2016 INF 1411 51

Måling av strekk, trykk og væskestrøm• Samme oppsett som for temperaturmåling brukes for

trykk- og strekkmåling

• Trykk og strekk er enklere å måle fordi det ikke er nødvendig å kompensere i like stor grad

29.04.2016 INF 1411 52

Måling av strekk, trykk og væskestrøm• Trykk kan måles ved å feste en strekksensor på en fleksibel membran

• Væskestrøm kan måles ved å beregne trykkforskjellen mellom to punkter med ulik diameter

29.04.2016 INF 1411 53

Måling av akselerasjon• Akselerasjonsmåling brukes i en lang rekke

anvendelser:• Tekniske anvendelser, bla kollisjonsputer,

vibrasjonsmålinger, seismisk aktivitet, hastighet, posisjonering osv

• Industrielle anvendelser, bla overvåkning av vibrasjoner og rotasjonshastighet, måling av G-krefter i luft- og romfart

• Biologiske anvendelser: Sporing av dyr, energiforbruk• Medisinske anvendelser: Hjertekompresjon,

skrittellere• Forbrukerelektronikk, bla roteringsfunksjon smart

phones og kameraer, spillkonsoller, bildestabilisator i kamera, fallbeskyttelse i harddisker

29.04.2016 INF 1411 54

Akselerasjonsmålere

• Tre vanlige sensortyper for akselerasjon er basert på• Piezoelektrisitet• Piezoresistivitet• Variabel kapasitans, resistans eller induktans

• Finnes i tillegg en rekke andre varianter basert på disse

• Felles for alle er at en endring i hastighet fører til endring i kapasitans/resistans/induktans eller spenning

29.04.2016 INF 1411 55

Piezoelektrisitet

• Piezoelektrisitet oppstår når ladning akkumuleres i visse typer faste stoffer pga mekanisk påvirkning

• Effekten er reversibel• Når den mekaniske påvirkningen

fjernes, endres det elektriske feltet tilbake til det opprinnelige

• Motsatt effekt kan brukes til å lage ultralyd og elektromotorer• Ved å sette spenning på et materiale

skapes bevegelse

29.04.2016 INF 1411 56

Piezoresistivitet

• Samme effekt som piezoelektrisitet, men her endres resistansen som følge av mekanisk påvirkning

• Imidlertid er det ingen reversibel effekt (ikke mulig å endre resistans for å generere mekanisk bevegelse)

29.04.2016 INF 1411 57

Variabel kapasitans

• Ved å la en plate på kondensatoren være fast og den andre bevegelig, vil kapasitansen endres ved endring i bevegelse

• Endringen i konduktans kan måles med en Wheatstonebro

29.04.2016 INF 1411 58

AD og DA-konvertering

• Verden er stort sett analog, dvs alt er kontinurerlige verdier

• Kjernen i beregningssystemer er som regel digital

29.04.2016 INF 1411 59

Digitalt system

Analog til Digital

konverter

Digital til Analog

konverter

Analoge signaler

Analoge signaler

AD og DA-konvertering (forts) • For å kunne kommunisere med omverdenen trengs kretser for

• Konvertering av analoge signaler til digitale signaler (ADC) • Konvertering av digitale signaler til analoge signaler (DAC)

• Det finnes en rekke ulike strategier for ADC og DAC med forskjellig• hastighet • nøyaktighet • effektforbruk • pris

• Kravet til oppløsning er som regel gitt av det digitale systemet

29.04.2016 INF 1411 60

Analog-til-digital konvertering

• En datamaskin har flere enheter knyttet til seg som kan ses på som AD-konvertere:• Tastatur• Mus• Mikrofon

• Alle omformer analoge signaler til digital representasjon i datamaskinen

• Den vanligste ADC’en konverterer en analog spenning til et bitmønster, dvs én signallinje inn (analog) og N signallinjer ut (en linje for hvert bit)

29.04.2016 INF 1411 61

Analog-til-digital konvertering (forts)

• Vs er den spenningen som brukes for å angi logisk ’1’, mens Bi enten er ’0’ eller ’1’, så VsBi er derfor enten 0 volt eller Vs volt

29.04.2016 INF 1411 62

ADCVin

B0Vs

B1Vs

BN-1Vs

N bit

HVA ER DETTE ?

HVA ER DETTE ?

HVA ER DETTE ?

HVA ER DETTE ?


DA - OMFORMER


DA - OMFORMER

Hva slags operasjonsforsterkerkobling er dette ?


DA - OMFORMER

INVERTERENDE SUMMERENDE FORSTERKER


DA - OMFORMER




DA – OMFORMER: Normalt 6-32 bit


DA - OMFORMER


DA - OMFORMER

Figur 3.54 Tilkobling av en åttebiters DA-omformer til en 8-bits databuss

DA – OMFORMEROppgave:Analogt utgangssignal skal være0 – 10 VDC

Hvor mange volt får du i oppløsning med en 4-bits DAC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 8-bits DAC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 12-bits DAC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 16-bits DAC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 30-bits DAC ?

20 = 1

21 = 2

22 = 4

23 = 8

24 = 16

25 = 32

26 = 64

27 = 128

28 = 256

29 = 512

210 = 1 024

211 = 2 048

212 = 4 096

213 = 8 192

214 = 16 384

215 = 32 768

216 = 65 536

217 = 131 072

218 = 262 144

219 = 524 288

220 = 1 048 576

221 = 2 097 152

222 = 4 194 304

223 = 8 388 608

224 = 16 777 216

225 = 33 554 432

226 = 67 108 864

227 = 134 217 728

228 = 268 435 456

229 = 568 870 912

230 = 1 073 741 824

231 = 2 147 483 648


210 = 1 024 = 1K 220 = 1 048 576 = 1M 230 = 1 073 741 824 = 1G

DA – OMFORMER OPPGAVE LØSNING:Analogt signal er 0 – 10 VDC.

Hvor mange volt får du i oppløsning med en 4-bits DAC ?

Oppløsning = 10/15 = 0,67V ( 10 / 24 -1)


Oppløsning = 10/255= 39,2mV ( 10 / 28 -1)


Oppløsning = 10/4095= 2,44mV ( 10 / 212 -1)


Oppløsning = 10/65535 = 0,153mV ( 10 / 216 -1)


Oppløsning = 10/ 1 073 741 823 = 9,31nV ( 10 / 230 -1)


AD - OMFORMER

Kan dere gi eksempler der en gjør om fra analoge til digitale signaler og hvorfor det er behov for dette ?






AD - OMFORMER


AD - OMFORMER


AD - OMFORMER

AD – OMFORMEROppgave:Analogt signal er 0 – 256 VDC

Hvor mange volt får du i oppløsning med en 4-bits ADC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 8-bits ADC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 12-bits ADC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 16-bits ADC ?Hvor mange volt får du i oppløsning med en 16-bits ADC ?

20 = 1

21 = 2

22 = 4

23 = 8

24 = 16

25 = 32

26 = 64

27 = 128

28 = 256

29 = 512

210 = 1 024

211 = 2 048

212 = 4 096

213 = 8 192

214 = 16 384

215 = 32 768

216 = 65 536

217 = 131 072

218 = 262 144

219 = 524 288

220 = 1 048 576

221 = 2 097 152

222 = 4 194 304

223 = 8 388 608

224 = 16 777 216

225 = 33 554 432

226 = 67 108 864

227 = 134 217 728

228 = 268 435 456

229 = 568 870 912

230 = 1 073 741 824

231 = 2 147 483 648


210 = 1 024 = 1K 220 = 1 048 576 = 1M 230 = 1 073 741 824 = 1G

AD – OMFORMER OPPGAVE LØSNING:Analogt signal er 0 – 256 VDC.

Hvor mange volt får du i oppløsning med en 4-bits ADC ?

Oppløsning = 256/16 = 16V (28 / 24 )


Oppløsning = 256/256= 1V (28 / 28 )


Oppløsning = 256/4096= 62,5mV (28 / 212 )


Oppløsning = 256/65536 = 3,9mV (28 / 216 )


Oppløsning = 256/ 1 073 741 824 = 23,8nV (28 / 230 )


AD - OMFORMER


AD - OMFORMER

ADC med teller

29.04.2016 INF 1411 95

Binærteller

DAC+

_

Analog input

Klokkesignal

Komparator

Va

Vd

MSB

LSB

Digital output

Nullstill

ADC med teller (forts)

• Så lenge Va er mindre enn Vd, vil telleren fortsette å telle

• Avrundingsfeilen skyldes at den digitale telleren har endelig oppløsning

29.04.2016 INF 1411 96

Klokkepuls

Spenning

Vd

Va Avrundingsfeil

ADC med teller (forts)

• Avrundingsfeilen kan gjøres vilkårlig liten ved å øke antall bit i telleren og det digitale signalet

• Jo flere bit, desto langsommere blir ADC’en• For å konvertere Va, trengs Vd/Va antall klokkesykler

• Største ulempen med denne ADC’en er at den ikke klarer å følge det analoge signalet hvis det varierer over tid, med mindre man nullstiller telleren og starter på nytt

• Hvis man erstatter den binære telleren med en opp-ned teller kan man følge tidsvarierende signaler bedre

29.04.2016 INF 1411 97

ADC med opp/ned teller

29.04.2016 INF 1411 98

U/D-teller

DAC+

_

Analog input

Klokkesignal

Komparator

Va

Vd

MSB

LSB

Digital output

Nullstill

Opp/Ned kontroll


ADC med vanlig teller

29.04.2016 INF 1411 99

Cp

V

Vd

Va

Cp

V

Vd

Va


I motsetning til ADC med vanlig teller, vil det minst signifikante bitet endre verdi rundt Va selv når Va ikke endrer seg

ADC med suksessiv tilnærming

• Tellende ADC’er trenger i verste fall 2N intervaller for å telle opp til riktig spenning

• Istedenfor en teller kan man bruke en bruke en programmerbar enhet som gjør et binærsøk etter riktig verdi, og den trenger maks N intervaller for å finne spenningen

• Enheten starter med å sette ’1’ i MSB og de andre bit’ene til ’0’. • Hvis Vd fortsatt er lavere enn Va, settes det nest mest signifikante

bit’et til 1.• Hvis Vd er høyere enn Va, settes det mest signifikate bitet til 0 og de

resterende til 1

• Prosessen over gjentas helt til det er det minst signifikante bitet som må endres.

29.04.2016 INF 1411 100

ADC med parallell komparator

• Det tre foregående ADC’ene baserer seg på suksessiv tilnærming og er relativt langsomme

• En raskere måte er å gjøre sammenligning i parallell uten bruk av klokkesignaler

• Hastigheten til en ADC med parallellkomparator er begrenset av tidsforsinkelsen gjennom opamp’er og digital logikk

• Ulempen er at det kreves ekstra hardware:• N-1 komparator for N bit• N motstander for N bit

• Hvis hastighet er det viktigste vil man velge denne typen ADC

• Ingen problemer med tidsvarierende input-spenninger

29.04.2016 INF 1411 101

ADC med parallell komparator (forts)• For å forstå denne typen ADC, trenger man å skjønne

hva en prioritetsenkoder gjør

• En prioritetsenkoder er en digital krets som har M input-linjer og N outputlinjer, hvor 2N ≥ M

• Verdien på de N output-linjene angir det mest siginifikante bitet i M som har en ’1’

29.04.2016 INF 1411 102

W7 W6 W5 W4 W3 W2 W1 Y1 Y2 Y3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

0 0 0 0 0 1 1 0 1 0

0 0 0 0 1 1 1 0 1 1

0 0 0 1 1 1 1 1 0 0

0 0 1 1 1 1 1 1 0 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

ADC med parallell komparator (forts)

29.04.2016 INF 1411 103

Prioritets-enkoder

+

_

+

_

+

_

+

_

VaV(=konstant)

R

R

R

R

R

7/8 V

6/8 V

2/8 V

1/8 V

W7

W6

W2

W1

Y2

Y1

Y0

Dual-slope ADC

• Dette er en mye brukt ADC som er basert på integrasjon

• Kresten bruker få komponenter og kan lages med så høy oppløsning som ønskelig

• Området det skal måles i kan også settes ved en referanse-spenning Vref, og man får samme oppløsning uavhengig av hva Vref er.

• En av fordelene ved kretsen er at den kan gjøres immun mot støy i input-signalet, f.eks fra lysnettet (50 Hz)

29.04.2016 INF 1411 104

Dual-slope ADC (forts)

29.04.2016 INF 1411 105

Fastsamplingsintervall

Fast utladningsrate

Stort digitalt tall

Middels digitalt tall

Lite digitalt tall


29.04.2016 INF 1411 106

-

+-

+Teller

Nullstill

Cp

Va

Vref

Analog bryter

IntegratorKomparator

Digitaldel

Analog input

Referansespenning (negativ)

S1

S2


• Telleren nullstilles og kondensatoren lades først ut (S1 er åpen og S2 lukkes)

• Kondensatoren i integratoren lades opp over et fast tids-intervall (kalt samplingsintervallet) av input-spenningen ved at S1 kobles til Va og S2 åpnes. Telleren teller ikke

• Jo høyere input-spenning, desto høyere spenning lades kondensatoren opp til i løpet av samplingsintervallet

• Ved enden av samplingsintervallet kobles så S1 til Vref og kondensatoren lades ut, samtidig som telleren starter

• Når spenningen har ladet seg ut til Vref, stopper telleren, og man har da et mål for Va relativt til Vref

29.04.2016 INF 1411 107

Digital-til-analog konvertere (DAC)

• Ofte trenger man en analog representasjon av digitale verdier, f.eks høytalere som er koblet til en PC eller en MP3-spiller

• ADC’er er ofte enklere å lage, og har heller ikke de samme utfordringene med oppløsning og hastighet

• ADC’er er nesten utelukkende basert på opamp’er og motstandsnettverk, eventuelt transistorer

• Sammenhengen mellom den digitale og analoge representasjonen er gitt av

der V0 er den analoge verdien, V er en proporsjonalitetsfaktor og an bit nummer n i det digitale tallet som skal konverteres

29.04.2016 INF 1411 108

VaaaaaV N

N

n

N

o )2222( 01

1

2

2

2

2

1

1 -

-

-

-

DAC med binærvektet motsandsnettverk

29.04.2016 INF 1411 109

SN-1

SN-2

SN-3

SN-0

-

+

BitN-1

BitN-2

BitN-3

Bit0

R

2R

4R

2N-1R

-’Vref =’1’

’0’

R’

Vo

Strøm-til spenningskonverter

Eks: MSB=’1’ og de andre bitene =’0’IR=-VR/R og Vo=VRR’/R

Digital bryter

Implementasjon av digitale brytere

29.04.2016 INF 1411 110

Q

Q’

OpAmp inputlinje

-Vref

Q’

OpAmp inputlinje

Vref

-

+


AD - OMFORMER


AD - OMFORMER

OppsummeringsspørsmålKapittel 19.1-19.5

Spørsmål 1

AD-konvertering vil si

a) Å konvertere et dc-signal til et ac-signal

b) Å konvertere et ac-signal til et dc-signal’

c) Å konvertere et digitalt signal til et analogt signal

d) Å konvertere et analogt signal til et digitalt signal

29.04.2016 INF 1411 114

Spørsmål 2

Presisjonen til et digitalt signal

a) Er bestemt av spenningene som benyttes for å kode ‘0’ og

‘1’

b) Er bestemt av antall bit i det digitale ordet

c) Er avhengig av samlingshastigheten

d) Er avhengig av klokkefrekvensen til det digitale systemet

29.04.2016 INF 1411 115

En ADC med suksessiv tilnærming

a) Er raskere enn en parallell-ADC

b) Bruker en spenningsfølger for å sammenligne spenninger

c) Trenger i verste fall 2N klokkesykler for et N-bits digitalt ord som representerer en analog

spenning

d) Trenger ikke en DAC for å kontrollere tellingen

Spørsmål 3

En ADC med parallellkomparator

a) Trenger ikke et klokkesignal

b) Er langsommere enn en ADC med suksessiv tilnærming

c) Trenger mindre hardware enn en ADC med opp/ned-teller

d) Håndterer ikke spenninger som varierer over tid

Spørsmål 4

En dual-slope ADC

a) Baserer seg på derivasjon

b) Har samme oppløsning uavhengig av nivået på referanse-spenningen

c) Er følsom for støy (fra f.eks lysnettet)

d) Har lavere oppløsning enn teller-basert ADC

Spørsmål 5

En DAC

a) Gir bedre presisjon på på analog-siden enn på digitalsiden

b) Det er vanskeligere å lage en DAC med høy oppløsning enn en ADC

c) En DAC trenger alltid et klokkesignal

d) Gir aldri bedre oppløsning på det analoge signalet enn på det digitale signalet

Spørsmål 6

Education

2016.10.26 digitalteknikk - adc og dac - studieveiledning for onsdag 26.10.2016 - 2 byau 15-18 - v.14 hd