A/D Prevodník s dvojnásobnou integráciou - História úprav

Juraj na 19:53, 4. apríl 2013

2013-04-04T19:53:27Z

Peto na 14:14, 17. máj 2010

2010-05-17T14:14:19Z

Peto na 12:05, 13. máj 2010

2010-05-13T12:05:24Z

Peto na 11:58, 13. máj 2010

2010-05-13T11:58:41Z

Peto na 11:55, 13. máj 2010

2010-05-13T11:55:39Z

Peto na 11:51, 13. máj 2010

2010-05-13T11:51:16Z

Peto na 14:29, 12. máj 2010

2010-05-12T14:29:52Z

Peto na 14:27, 12. máj 2010

2010-05-12T14:27:05Z

Peto: /* 3 Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou? */

2010-05-12T13:52:52Z

3 Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou?

Peto na 13:31, 12. máj 2010

2010-05-12T13:31:09Z

@@ Riadok 1: / Riadok 1: @@
 __NOTOC__
 == 1 Základná myšlienka ==
 Činnosť, resp. základnú myšlienku tohto typu prevodníka, si objasníme na obr. 1. Sú na ňom nakreslené dva zdroje napätia. Veľkosť napätia jedného z nich poznáme, ktoré sa rovná napr. 5 V. Napätie druhého zdroja nepoznáme a máme ho určiť meraním. Na meranie budeme používať RC obvod. Ak sa obidvoma vývodmi tohto obvodu budeme dotýkať v priebehu určitej relatívne krátkej doby Δt oboch pólov batérie s neznámym napätím, kondenzátor sa cez odpor R nabije na určité napätie, pričom počas nabíjania bude napätie na kondenzátore v čase lineárne narastať. Jeho priebeh vystihuje prvý graf na obr. 2.
@@ Riadok 18: / Riadok 17: @@
 == 2 Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou? ==
 V podstate preto, že RC obvod je všeobecne známy. Využívajú sa jeho integračné vlastnosti. V minulosti bol veľmi rozšírený v analógových počítačoch. Faktom je, že napätie na kondenzátore, ktoré je priamo úmerné náboju na jeho doskách a je určené časovým integrálom pripojeného napätia na RC člen. Je teda

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 14:14, 17. máj 2010
Riadok 1:		Riadok 1:
		+	__NOTOC__
		+	== 1 Základná myšlienka ==

−	~~== 1 Základná myšlienka ==~~

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 12:05, 13. máj 2010
Riadok 1:		Riadok 1:
−	~~{{Draft}}~~

	== 1 Základná myšlienka ==		== 1 Základná myšlienka ==
Riadok 39:		Riadok 38:

	V tomto obvode napätie na kondenzátore spočiatku narastá lineárne, ale neskôr sa začne spomaľovať a nakoniec sa ustáli na hodnote napätia zdroja. Priebeh napätia na kondenzátore závisí aj od použitého odpou R. Ak použijeme veľký odpor, nárast napätia bude pomalý a naopak. Ak použijeme malý odpor, nárast napätia bude rýchly. Pri tomto prevodníku sa ale využíva lineárna časť charakteristiky pri nabíjaní aj vybíjaní. Riadiaca jednotka musí vysielať log. 1 len v čase od úplného nabitia po čas, keď má kondenzátor presnú nulu. Závisí od toho presnosť celého prevodníka.		V tomto obvode napätie na kondenzátore spočiatku narastá lineárne, ale neskôr sa začne spomaľovať a nakoniec sa ustáli na hodnote napätia zdroja. Priebeh napätia na kondenzátore závisí aj od použitého odpou R. Ak použijeme veľký odpor, nárast napätia bude pomalý a naopak. Ak použijeme malý odpor, nárast napätia bude rýchly. Pri tomto prevodníku sa ale využíva lineárna časť charakteristiky pri nabíjaní aj vybíjaní. Riadiaca jednotka musí vysielať log. 1 len v čase od úplného nabitia po čas, keď má kondenzátor presnú nulu. Závisí od toho presnosť celého prevodníka.
		+
		+	== Použitá literatúra ==
		+
		+	1. BANÍK, Ivan Prevodníky. In Prevodníky. Bratislava : Vydavatelství STU, 2008 [cit. 2010-05-14]. Dostupné z WWW: <http://web.svf.stuba.sk/kat/FYZ/fyzika_ta_vola/skripta/other/prevodniky.pdf>.

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 11:58, 13. máj 2010
Riadok 6:		Riadok 6:
	Činnosť, resp. základnú myšlienku tohto typu prevodníka, si objasníme na obr. 1. Sú na ňom nakreslené dva zdroje napätia. Veľkosť napätia jedného z nich poznáme, ktoré sa rovná napr. 5 V. Napätie druhého zdroja nepoznáme a máme ho určiť meraním. Na meranie budeme používať RC obvod. Ak sa obidvoma vývodmi tohto obvodu budeme dotýkať v priebehu určitej relatívne krátkej doby Δt oboch pólov batérie s neznámym napätím, kondenzátor sa cez odpor R nabije na určité napätie, pričom počas nabíjania bude napätie na kondenzátore v čase lineárne narastať. Jeho priebeh vystihuje prvý graf na obr. 2.		Činnosť, resp. základnú myšlienku tohto typu prevodníka, si objasníme na obr. 1. Sú na ňom nakreslené dva zdroje napätia. Veľkosť napätia jedného z nich poznáme, ktoré sa rovná napr. 5 V. Napätie druhého zdroja nepoznáme a máme ho určiť meraním. Na meranie budeme používať RC obvod. Ak sa obidvoma vývodmi tohto obvodu budeme dotýkať v priebehu určitej relatívne krátkej doby Δt oboch pólov batérie s neznámym napätím, kondenzátor sa cez odpor R nabije na určité napätie, pričom počas nabíjania bude napätie na kondenzátore v čase lineárne narastať. Jeho priebeh vystihuje prvý graf na obr. 2.

−	[[Súbor:Obr.1.jpg\|center\|thumb\|400px\|Obr. 1. Základná myšlienka na ktorej je založený prevodník s dvojitou integráciou]]	+	[[Súbor:Obr.7.jpg\|center\|thumb\|400px\|Obr. 1. Základná myšlienka na ktorej je založený prevodník s dvojitou integráciou]]

@@ Riadok 31: / Riadok 31: @@
 == 3 Praktická realizácia prevodníka s dvojitou integráciou ==
-[[Súbor:Obr.4.jpg|center|thumb|400px|Obr. 4 Jednoduchá realizácia prevodníka]]
+[[Súbor:Obr.6.jpg|center|thumb|400px|Obr. 4 Jednoduchá realizácia prevodníka]]
 Na obr. 4 je znázornená jednoduchá schéma takéhoto prevodníka. V kondenzátore C dochádza k akumulácií napätia. Komparátor vyhodnocuje na aké napätie je kondenzátor nabitý. Ak je na nabitý napätie zdroja U, prepne sa prepínač, kondenzátor sa začne vybíjať a obvod časovania meria tento čas. Výstupom je hodnota n, t.j. počet impulzov za čas vybíjania.

@@ Riadok 4: / Riadok 4: @@
-Základnú myšlienku, na ktorej je založená činnosť tohto typu prevodníka, si objasníme na obr. 1. Na ňom sú znázornené dva zdroje elektrického napätia. Napätie U jedného z nich poznáme. Je rovné napr. 10 V. Napätie druhého Umer nepoznáme a máme ho určiť meraním. Pri meraní budeme používať sústavu RC vytvorenú spojením rezistora s odporom R a kondenzátora s kapacitou C. Ak sa obidvoma vývodmi takej sústavy budeme dotýkať v priebehu určitej definovanej a relatívne krátkej doby Δt oboch pólov batérie s neznámym napätím, kondenzátor sa cez odpor R nabije na určité napätie, pričom počas nabíjania bude napätie na kondenzátore v čase lineárne narastať. Jeho priebeh vystihuje graf na obr. 2.
+Činnosť, resp. základnú myšlienku tohto typu prevodníka, si objasníme na obr. 1. Sú na ňom nakreslené dva zdroje napätia. Veľkosť napätia jedného z nich poznáme, ktoré sa rovná napr. 5 V. Napätie druhého zdroja nepoznáme a máme ho určiť meraním. Na meranie budeme používať RC obvod. Ak sa obidvoma vývodmi tohto obvodu budeme dotýkať v priebehu určitej relatívne krátkej doby Δt oboch pólov batérie s neznámym napätím, kondenzátor sa cez odpor R nabije na určité napätie, pričom počas nabíjania bude napätie na kondenzátore v čase lineárne narastať. Jeho priebeh vystihuje prvý graf na obr. 2.
 [[Súbor:Obr.1.jpg|center|thumb|400px|Obr. 1. Základná myšlienka na ktorej je založený prevodník s dvojitou integráciou]]
@@ Riadok 11: / Riadok 11: @@
 [[Súbor:Obr.2.jpg|center|thumb|400px|Obr. 2. Priebeh napätia na kondenzátore RC obvodu pri nabíjaní a vybíjaní v lineárnej oblasti]]
-Po uplynutí definovanej doby Δt sústavu RC od zdroja napätia odpojíme. V meraní pokračujeme tak, že sústavu „RC” s nabitým kondenzátorom pripojíme teraz v znázornenej (opačnej) polarite k druhej batérii so známym napätím U. Kondenzátor sa teraz začne vybíjať a pri dlhodobejšom zapojení by sa začal eventuálne nabíjať aj na opačnú polaritu. Nás však zaujíma vybíjanie len do okamihu, kým sa kondenzátor celkom nevybije. Označme dobu úplného vybitia kondenzátora symbolom Δt'. Ak ju dokážeme zmerať, môžeme na jej základe určiť aj neznáme napätie aj Umer. Proces opísaného nabíjania a následného vybíjania kondenzátora spojeného s rezistorom možno vyniesť aj na graf. Graf vystihuje do istej miery aj spôsob merania vybíjacej doby Δt'. Tá sa určuje totiž na základe počítania impulzov, ktoré vyprodukuje za uvedenú dobu generátora impulzov. Tento počet je na grafe (obr. 3) označený ako ΔN'. Počítanie impulzov sa zastaví pritom v okamihu, keď napätie na kondenzátore dosiahne presne nulovú hodnotu.
+Po uplynutí definovanej doby Δt odpojíme RC obvod od zdroja. Meranie pokračuje tak, že RC obvod s nabitým kondenzátorom pripojíme k opačnej polarite na druhý zdroj napätia so známym napätím U. Kondenzátor sa teraz začne vybíjať až na nulové napätie. Pri dlhodobejšom zapojení by sa začal nabíjať aj na opačnú polaritu. Nás však zaujíma vybíjanie len do okamihu, kým sa kondenzátor vybije na nulové napätie. Označme dobu úplného vybitia kondenzátora symbolom Δt'. Ak dokážeme zmerať dobu Δt', môžeme na jej základe určiť aj veľkosť neznámeho napätia. Proces opísaného nabíjania a následného vybíjania kondenzátora spojeného s rezistorom možno vyniesť aj do grafu, ktorý je na obrázku č.3. Na obrázku je aj znázornený spôsob merania vybíjacej doby Δt'. Tá sa určuje na základe počítania impulzov, ktoré vyprodukuje za uvedenú dobu generátor impulzov. Tento počet je označený ako ΔN'. Počítanie impulzov sa zastaví v čase, keď napätie na kondenzátore dosiahne presne nulovú hodnotu.
 [[Súbor:Obr.3.jpg|center|thumb|400px|Obr. 3. Priebeh nabíjania a vybíjania a podstata merania vybíjacej doby]]
@@ Riadok 19: / Riadok 19: @@
-V podstate preto, že RC obvod sa všeobecne využíva aj vo funkcii integrátora a to najmä v analógových počítačoch, ktoré boli kedysi v móde, no neskôr ustúpili rýchlym číslicovým počítačom. Faktom je, že napätie na kondenzátore, ktoré je priamo úmerné náboju na jeho doskách, je určené časovým integrálom pripojeného napätia na RC člen. Je teda
+V podstate preto, že RC obvod je všeobecne známy. Využívajú sa jeho integračné vlastnosti. V minulosti bol veľmi rozšírený v analógových počítačoch. Faktom je, že napätie na kondenzátore, ktoré je priamo úmerné náboju na jeho doskách a je určené časovým integrálom pripojeného napätia na RC člen. Je teda
 <math>UC = k\int{Udt}</math>
-kde k je konštanta. V našej situácii je však v oboch prípadoch pripojené napätie konštantné, takže integrálu sa dá ľahko „zbaviť”. Z posledného vzťahu získame závislosť U(t) pri nabíjaní v tvare
+kde k je konštanta. V našom prípade môžeme integrál so vzorca vypustiť, nakoľko my vždy pripájame konštantné napätie. Z posledného vzťahu získame závislosť U(t) pri nabíjaní v tvare
 <math>UC = k U\Delta{t}\,\!</math>
-Integrácia sa teda vybaví veľmi ľahko. Podobne je to jednoduché aj pri vybíjaní. Rozdiel
+Podobne jednoduché je to aj pri vybíjaní. Rozdiel je len v tom, že sa zmení polarita zdroja a kondenzátor nie je vybitý, ale nabitý, t.j. v začiatočnom stave je kondenzátor nabitý.
-== 3 Praktická realizácia prevodníka s dvojitou integráciou ==
+[[Súbor:Obr.4.jpg|center|thumb|400px|Obr. 4 Jednoduchá realizácia prevodníka]]
-Celkové usporiadanie takéhoto prevodníka vidíme na obr. 4. Generátor impulzov vytvára impulzy nepretržite pri stálej frekvencii. Ich cestu od generátora G k čítaču Č otvára a uzatvára logický obvod AND. Ten dostáva impulz na svoje otvorenie od riadiacej jednotky. Riadiaca jednotka pripája na sústavu RC spomínané prvé, resp. druhé napätie prostredníctvom dvoch elektronických tranzistorových spínačov. Raz pripojí naň detektor (ako zdroj meraného neznámeho napätia), raz zdroj známeho napätia U. Ak sa otvorí na dobu Δt horný tranzistor na schéme, kondenzátor sa nabije. Po nabití sa otvorí dolný tranzistor, čím sa na sústavu RC pripojí zdroj známeho napätia s opačnou polaritou. Začne prebiehať vybíjanie kondenzátora. Napätie na kondenzátore sleduje komparátor, ktorý dosiahnutie nulovej hodnoty tohto napätia hlási riadiacej jednotke. Tá dá povel na uzavretie spojenia medzi generátorom a čítačom. Uzavretie cesty zabezpečí logický obvod AND. Tak sa na čítači získa počet impulzov ΔN', ktoré vzniknú počas vybíjania kondenzátora. Impulz na začatie čítania, t. j. na otvorenie cesty medzi generátorom a čítačom dá riadiaca jednotka v okamihu, keď sa otvorí dolný tranzistor. Práve vtedy sa začne totiž vybíjanie kondenzátora. Tak sa získa informácia o vybíjacej dobe.
+Na obr. 4 je znázornená jednoduchá schéma takéhoto prevodníka. V kondenzátore C dochádza k akumulácií napätia. Komparátor vyhodnocuje na aké napätie je kondenzátor nabitý. Ak je na nabitý napätie zdroja U, prepne sa prepínač, kondenzátor sa začne vybíjať a obvod časovania meria tento čas. Výstupom je hodnota n, t.j. počet impulzov za čas vybíjania.
-[[Súbor:Obr.4.jpg|center|thumb|400px|Obr. 4. Celkové usporiadanie prevodníka s dvojitou integráciou]]
+[[Súbor:Obr.5.jpg|center|thumb|400px|Obr. 4. Celkové usporiadanie prevodníka s dvojitou integráciou]]
-V priloženom obvode napätie na kondenzátore spočiatku narastá lineárne, neskôr sa spomaľuje a postupne ustaľuje na hodnote elektromotorického napätia zdroja. Rýchlosť nárastu a ustaľovania závisí od veľkosti použitého odporu. Pri veľkom odpore je nárast pomalý. V opísanom type prevodníka sa používa lineárna oblasť závislosti U(t) napätia od času. Podobne lineárne s časom klesá napätie aj pri vybíjaní. Logický obvod AND má tú vlastnosť, že na jeho výstupe sa logická hodnota rovná jednej len a len vtedy, keď je na jeho obidvoch vstupoch logická úroveň jedna. Riadiaca jednotka teda musí logickému obvodu AND „vysielať” jednotkový signál len od okamihu otvorenia dolného tranzistora, do okamihu zahlásenia stavu Uc = 0 V na kondenzátore (komparátorom). Ináč je signál vysielaný riadiacou jednotkou obvodu AND na úrovni logickej nuly.
+V tomto obvode napätie na kondenzátore spočiatku narastá lineárne, ale neskôr sa  začne spomaľovať a nakoniec sa ustáli na hodnote napätia zdroja. Priebeh napätia na kondenzátore závisí aj od použitého odpou R. Ak použijeme veľký odpor, nárast napätia bude pomalý a naopak. Ak použijeme malý odpor, nárast napätia bude rýchly. Pri tomto prevodníku sa ale využíva lineárna časť charakteristiky pri nabíjaní aj vybíjaní. Riadiaca jednotka musí vysielať log. 1 len v čase od úplného nabitia po čas, keď má kondenzátor presnú nulu. Závisí od toho presnosť celého prevodníka.

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 14:29, 12. máj 2010
Riadok 1:		Riadok 1:
	{{Draft}}		{{Draft}}
−	~~{{Obsah práce\|1\|Základná myšlienka\|Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou?\|Praktická realizácia prevodníka s dvojitou integráciou\|\|\|\|}}~~

	== 1 Základná myšlienka ==		== 1 Základná myšlienka ==

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 14:27, 12. máj 2010
Riadok 1:		Riadok 1:
	{{Draft}}		{{Draft}}
		+	{{Obsah práce\|1\|Základná myšlienka\|Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou?\|Praktická realizácia prevodníka s dvojitou integráciou\|\|\|\|}}

	== 1 Základná myšlienka ==		== 1 Základná myšlienka ==

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 13:31, 12. máj 2010
Riadok 12:		Riadok 12:

	Po uplynutí definovanej doby Δt sústavu RC od zdroja napätia odpojíme. V meraní pokračujeme tak, že sústavu „RC” s nabitým kondenzátorom pripojíme teraz v znázornenej (opačnej) polarite k druhej batérii so známym napätím U. Kondenzátor sa teraz začne vybíjať a pri dlhodobejšom zapojení by sa začal eventuálne nabíjať aj na opačnú polaritu. Nás však zaujíma vybíjanie len do okamihu, kým sa kondenzátor celkom nevybije. Označme dobu úplného vybitia kondenzátora symbolom Δt'. Ak ju dokážeme zmerať, môžeme na jej základe určiť aj neznáme napätie aj Umer. Proces opísaného nabíjania a následného vybíjania kondenzátora spojeného s rezistorom možno vyniesť aj na graf. Graf vystihuje do istej miery aj spôsob merania vybíjacej doby Δt'. Tá sa určuje totiž na základe počítania impulzov, ktoré vyprodukuje za uvedenú dobu generátora impulzov. Tento počet je na grafe (obr. 3) označený ako ΔN'. Počítanie impulzov sa zastaví pritom v okamihu, keď napätie na kondenzátore dosiahne presne nulovú hodnotu.		Po uplynutí definovanej doby Δt sústavu RC od zdroja napätia odpojíme. V meraní pokračujeme tak, že sústavu „RC” s nabitým kondenzátorom pripojíme teraz v znázornenej (opačnej) polarite k druhej batérii so známym napätím U. Kondenzátor sa teraz začne vybíjať a pri dlhodobejšom zapojení by sa začal eventuálne nabíjať aj na opačnú polaritu. Nás však zaujíma vybíjanie len do okamihu, kým sa kondenzátor celkom nevybije. Označme dobu úplného vybitia kondenzátora symbolom Δt'. Ak ju dokážeme zmerať, môžeme na jej základe určiť aj neznáme napätie aj Umer. Proces opísaného nabíjania a následného vybíjania kondenzátora spojeného s rezistorom možno vyniesť aj na graf. Graf vystihuje do istej miery aj spôsob merania vybíjacej doby Δt'. Tá sa určuje totiž na základe počítania impulzov, ktoré vyprodukuje za uvedenú dobu generátora impulzov. Tento počet je na grafe (obr. 3) označený ako ΔN'. Počítanie impulzov sa zastaví pritom v okamihu, keď napätie na kondenzátore dosiahne presne nulovú hodnotu.
		+
		+	[[Súbor:Obr.3.jpg\|center\|thumb\|400px\|Obr. 3. Priebeh nabíjania a vybíjania a podstata merania vybíjacej doby]]
		+
		+
		+	== 3 Prečo sa uvažovaný prevodník nazýva prevodníkom s dvojitou integráciou? ==
		+
		+
		+	V podstate preto, že RC obvod sa všeobecne využíva aj vo funkcii integrátora a to najmä v analógových počítačoch, ktoré boli kedysi v móde, no neskôr ustúpili rýchlym číslicovým počítačom. Faktom je, že napätie na kondenzátore, ktoré je priamo úmerné náboju na jeho doskách, je určené časovým integrálom pripojeného napätia na RC člen. Je teda
		+
		+	<math>UC = k∫Udt</math>
		+
		+	kde k je konštanta. V našej situácii je však v oboch prípadoch pripojené napätie konštantné, takže integrálu sa dá ľahko „zbaviť”. Z posledného vzťahu získame závislosť U(t) pri nabíjaní v tvare
		+
		+	<math>Uc = k U Δt</math>
		+
		+	Integrácia sa teda vybaví veľmi ľahko. Podobne je to jednoduché aj pri vybíjaní. Rozdiel
		+	je len v tom, že tam je zmenená polarita a tiež v tom, že sa vychádza zo začiatočného nabitého
		+	stavu kondenzátora.