A/D Prevodník typu Delta-Sigma - História úprav

Juraj na 19:53, 4. apríl 2013

2013-04-04T19:53:34Z

Johny na 15:36, 23. jún 2010

2010-06-23T15:36:15Z

Johny na 15:34, 23. jún 2010

2010-06-23T15:34:10Z

Johny na 15:33, 23. jún 2010

2010-06-23T15:33:37Z

Johny na 15:33, 23. jún 2010

2010-06-23T15:33:06Z

Johny na 15:32, 23. jún 2010

2010-06-23T15:32:46Z

Johny na 15:32, 23. jún 2010

2010-06-23T15:32:21Z

Johny na 15:28, 23. jún 2010

2010-06-23T15:28:50Z

Johny na 15:21, 23. jún 2010

2010-06-23T15:21:58Z

Johny na 15:15, 23. jún 2010

2010-06-23T15:15:19Z

@@ Riadok 1: / Riadok 1: @@
-[[Category:Prevodníky]]
+{{sablona_prevodníky}}
 __NOTOC__
-{{Draft}}
 A/D prevodník zaisťuje prevod vstupného analógového signálu na výstupny číslicovy signál.Vstupným signálom býva najčastejšie napätie, výstupom potom dátove slovo o stanovenom počte bitov. Prevod spojitého analógového signálu na diskrétny číslicovy tvar sa u väčšiny prevodníkov uskutočňuje v dvoch krokoch. Analógovy sa najskôr periodicky vzorkuje, t.j. získava sa postupnosť uzkych impulzov, pričom ich amplitúdy odpovedajú analógovemu signálu v príslušnych časových okamžikoch.V druhom kroku sú amplitúdy jednotlivých signálov prevádzane tzv. kvantovaním na číslicovy tvar.Kvantizácia priraduje jednotlivým vzorkám diskrétnu hodnotu (výstupné dátove slovo).
@@ Riadok 7: / Riadok 7: @@
 Presnosť prevodu nieje teoreticky obmedzená, ale musíme dodržať nasledujúce zásady:
--Vzorkovanie analógoveho signálu je spracované aspoň s dvojnásobným opakovacím kmitočtom ako je najvyššia harmonická zložka snímaného analógoveho napätia (Nyquistuv teorém)
+*Vzorkovanie analógoveho signálu je spracované aspoň s dvojnásobným opakovacím kmitočtom ako je najvyššia harmonická zložka snímaného analógoveho napätia (Nyquistuv teorém)
+*Vzorkovacie impulzy su dostatočne úzke
--Vzorkovacie impulzy su dostatočne úzke
+*Kvantovanie vzorkovacích impulzov je dostatočne "jemné",číslo vyjadrujúce amplitúdu ma dotatočny počet rádov, teda výstupné dátove slovo má dostatočný počet bitov
 Uvedené procesy majú svoje technické možnosti. Rýchlosť zmeny analógového signálu, ktorú je možné zachytit a digitalizovať, má svoje medze v rýchlosti a rozlišovacej schopnosti kvantovacieho obvodu A/D prevodníku.
@@ Riadok 32: / Riadok 30: @@
 Delta-sigma modulátory sú elektronické obvody, ktoré prevádzajú vstupní analógovy/digitálny signál na diskrétny/analógovy signál na výstupe. Svojim princípom vychádza z delta modulácie. Delta modulovaný signál prenáša informácie o zmene vstupného napätia, pre rekonštrukciu signálu je potom potrebné tento signál invertovať. V delta-sigma modulátore je integrácia (formou sčítania) predradená reťazci. Pretože sa pracuje s diskretizáciou signálu, je nutné dodržať vzorkovací teorém, teda vzorkovací kmitočet musí byť viac než dvakrát väčší než najvyššia frekvencia v signále obsiahnutá. To v delta a delta-sigma modulácii určite splnené bude,signál je vždy výrazne prevzorkovaný.
 [[Súbor:jjjj.jpg|center|thumb|500px|Obr. 2 A\D prevodník typu delta-sigma]]
 == Delta-sigma modulácia ==
@@ Riadok 51: / Riadok 45: @@
 [[Súbor:aaaa.jpg|center|thumb|500px|Obr. 4 Príklad časových priebehov]]
 Táto hodnot sa v sumátore odčíta od vstupného napätia IN a ako SUM tvorí vstup integrátora. SUM je po prvej vzostupnej hrane hodín malý záporny signál, teda INTEG pomaly klesá. Pri príchode druhej vzostupnej hrany hodín je výstup integrátora stále kladný, teda na OUT sa opäť zapíše "H" a dej pokračuje. V ďalšom intervale prejde výstup integrátora do zápornej hodnoty, čo rešpektuje komparátor a KOMP prejde do "L", nič viac sa nezmení až do príchodu hodinového impulzu. Jeho vzostupná hrana prenese "L" na výstup OUT a tím DA prevodník (DAC) zmení hodnotu ZV na -V<sub>REF</sub>. V tomto okamžiku sa zmení aj súčet SUM, ktorý je potom kladný a väčší ako predtým. Výstup integrátoru porastie, porastie omnoho rychlejšie než predtím klesal,vzápätí prejde opäť do kladnej hodnoty, čo sa opäť prejavý na komparátore a celý dej sa v tejto slučke neustále opakuje.
 Aby slučka ZV zostala uzavretá musí byť vstupné napätie v intervale (-V<sub>REF</sub>, +V<sub>REF</sub>).Rýchlosť nárastu/poklesu napätia na výstupe integrátora je úmerná (proporcionálna) velikosti a polarite vstupného napätia. Preto sa delta-sigma modulácia niekedy nazýva pulzne-proporcionálna.
 == Funkcia prevodníku z hladiska hardvéru ==
@@ Riadok 68: / Riadok 59: @@
 == Výhody sigma-delta prevodníkov ==
--Kompatibilita s technológiou VLSI (90% obvodov prevodníka je realizovaných číslicovou technikou), čo umožňuje integráciu týchto prevodníkov spolu s obvodmi DSP na jednom čipe
+*Kompatibilita s technológiou VLSI (90% obvodov prevodníka je realizovaných číslicovou technikou), čo umožňuje integráciu týchto prevodníkov spolu s obvodmi DSP na jednom čipe
+*Nízka cena týchto prevodníkov vychádza predovšetkým z predchádzajúcej vlastnosti, prispieva k nej aj skutočnosť, že zvyšná časť analógových obvodov nevyžaduje vysokú presnosť(nie sú nevyhnutné presné obvody ani laserové trimrovanie).
--Nízka cena týchto prevodníkov vychádza predovšetkým z predchádzajúcej vlastnosti, prispieva k nej aj skutočnosť, že zvyšná časť analógových obvodov nevyžaduje vysokú presnosť(nie sú nevyhnutné presné obvody ani laserové trimrovanie).
+*Vysoká linearita je garantovaná princípom činnosti
+*Podstatne nižšie nároky na vstupný (obmedzovací) a výstupný (rekonštrukčný) analógový filter, ktoré sú zvyčajne súčasťou kompletného systému ČSS.
 Tieto vlastnosti sigma-delta prevodníkov sú prakticky opakom nevýhodných vlastností konvenčných prevodníkov, čo im zabezpečuje široké možnosti využitia. Základnou nevýhodou sigma-delta prevodnikov je ich relatívne nízka vstupná frekvencia vzorkovania, čo obmedzuje ich využitie v systémoch ČSS s maximálnou frekvenciou vzorkovania rádovo 100ky KHz.
@@ Riadok 81: / Riadok 69: @@
 == Odkazy ==
- [http://home.zcu.cz/~jassica/tchp1/%A7umpa/prevodniky.pdf]
+* http://home.zcu.cz/~jassica/tchp1/%A7umpa/prevodniky.pdf
- [http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr14.pdf]
+* http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr14.pdf
- [http://www.numerix-dsp.com/appsnotes/APR8-sigma-delta.pdf]
+* http://www.numerix-dsp.com/appsnotes/APR8-sigma-delta.pdf
- [http://hippo.feld.cvut.cz/UserFiles/File/ads/Kafka.pdf]
+* http://hippo.feld.cvut.cz/UserFiles/File/ads/Kafka.pdf

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 15:36, 23. jún 2010
Riadok 84:		Riadok 84:
	[http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr14.pdf]		[http://www.mikroelektro.utb.cz/e107_files/downloads/pr14.pdf]
	[http://www.numerix-dsp.com/appsnotes/APR8-sigma-delta.pdf]		[http://www.numerix-dsp.com/appsnotes/APR8-sigma-delta.pdf]
		+	[http://hippo.feld.cvut.cz/UserFiles/File/ads/Kafka.pdf]

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 15:34, 23. jún 2010
Riadok 77:		Riadok 77:

	Tieto vlastnosti sigma-delta prevodníkov sú prakticky opakom nevýhodných vlastností konvenčných prevodníkov, čo im zabezpečuje široké možnosti využitia. Základnou nevýhodou sigma-delta prevodnikov je ich relatívne nízka vstupná frekvencia vzorkovania, čo obmedzuje ich využitie v systémoch ČSS s maximálnou frekvenciou vzorkovania rádovo 100ky KHz.		Tieto vlastnosti sigma-delta prevodníkov sú prakticky opakom nevýhodných vlastností konvenčných prevodníkov, čo im zabezpečuje široké možnosti využitia. Základnou nevýhodou sigma-delta prevodnikov je ich relatívne nízka vstupná frekvencia vzorkovania, čo obmedzuje ich využitie v systémoch ČSS s maximálnou frekvenciou vzorkovania rádovo 100ky KHz.
		+
	[[Súbor:rrrr.jpg\|center\|thumb\|700px\|Obr. 5 Parametre A\D prevodníkov ]]		[[Súbor:rrrr.jpg\|center\|thumb\|700px\|Obr. 5 Parametre A\D prevodníkov ]]

@@ Riadok 57: / Riadok 57: @@
 Aby slučka ZV zostala uzavretá musí byť vstupné napätie v intervale (-V<sub>REF</sub>, +V<sub>REF</sub>).Rýchlosť nárastu/poklesu napätia na výstupe integrátora je úmerná (proporcionálna) velikosti a polarite vstupného napätia. Preto sa delta-sigma modulácia niekedy nazýva pulzne-proporcionálna.
 == Funkcia prevodníku z hladiska hardvéru ==
@@ Riadok 64: / Riadok 65: @@
 Výsledkom je bitový tok 1 a 0 pričom jeho stredná hodnota odpovedá vstupnému napätiu.Výstup môže byť čítaní čítačom a následne digitálne filtrovaný.Filter pracuje na decimačnom princípe a koeficient decimácie K je rádovo v stovkách.
 == Výhody sigma-delta prevodníkov ==

← Staršia verzia		Verzia zo dňa a času 15:33, 23. jún 2010
Riadok 51:		Riadok 51:

	[[Súbor:aaaa.jpg\|center\|thumb\|500px\|Obr. 4 Príklad časových priebehov]]		[[Súbor:aaaa.jpg\|center\|thumb\|500px\|Obr. 4 Príklad časových priebehov]]
		+

@@ Riadok 42: / Riadok 42: @@
 Bloková schéma delta-sigma modulátora je na Obr. 3. Modulátor sa skladá zo sumátora (od vstupného signálu odčíta signál spätnoväzobný),integrátoru (napätie na jeho výstupe rastie či klesá rýchlosťou úmernou výstupu sumátoru), komparátoru (s digitálnym vstupom, napr. "H" pre vstup kladný a "L" pre vstup záporny),pamäti (pri vzostupnej hrane hodinového signálu prenese vstupnú úroveň na výstup a drží až do ďalšej vzostupnej hrany)a v spätnej väzbe je zaradený D/A prevodník. Celé zapojenie je systém so zavedenou zápornou spätnou väzbou.
 [[Súbor:wwww.jpg|center|thumb|500px|Obr. 3 Bloková schéma delta-sigma modulátora]]
 Pre vysvetlenie funkcie sú na Obr. 4 naznačené priebehy napätí za jednotlivými blokmy.V zjednodušenom priklade je uvažovaný konštantný vstupný signál.Pre pochopenie je výhodné začať rozbor od stredu. V obvode sú dve miesta so zapamätaním stavu-integrátor a pamäťová bunka. Hlavne u integrátoru je potrebné poznať východzí stav. Uvažujme teda výstup integrátoru INTEG v kladnej hodnote. Výstup naväzujúceho komparátoru KOMP je "H" a pri príchode prvej vzostupnej hrany je prenesená na výstup OUT, zároveň je vstupom pre digitálne/analógovy prevodník pričom jeho výstup  ZV je +V<sub>REF</sub>