5. A/Č převodník s postupnou aproximací



Podobné dokumenty
9. A/Č převodník s postupnou aproximací. Použití logického analyzátoru

5. A/Č převodník s postupnou aproximací

Přechodové jevy, osciloskop

FREESCALE TECHNOLOGY APPLICATION SYSTÉM PRO MĚŘENÍ FREKVENČNÍ CHARAKTERISTIKY PETR LUKAŠÍK

1 Měření kapacity kondenzátorů

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

Lekce 2 LEGO Education (3,5 vyuč. hodiny)

MĚŘENÍ CHARAKTERISTIK FOTOVOLTAICKÉHO MODULU VLIV ZASTÍNĚNÍ

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Přechodové moduly pro ŘS SAIA Příručka projektanta

MS Word 2007 REVIZE DOKUMENTU A KOMENTÁŘE

VY_52_INOVACE_2NOV70. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

Mikrořadiče fy ATMEL

Tranzistory. BI-CiAO Číslicové a analogové obvody 4. přednáška Martin Novotný ČVUT v Praze, FIT,

ZADÁNÍ: ÚVOD: Měření proveďte na osciloskopu Goldstar OS-9020P.

Indukční děliče napětí

Demonstrace programovatelných logických obvodů

W1- Měření impedančního chování reálných elektronických součástek

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1. Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/34.

19 Jednočipové mikropočítače

BEZDOTYKOVÝ OTÁČKOMĚR DM-2234B

EMC a napájecí zdroje

1. IMPULSNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE A STABILIZÁTORY

Zdroje měřících signálů. měřící generátory. Generátory se používají k měření vlastnosti elektrických obvodů. Měřící generátory se dále používají:

Číslicové měření kmitočtu

Jednofázový alternátor

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Inteligentní stavový ukazatel pro všeobecné použití

Odpájecí stanice pro SMD. Kontrola teploty, digitální displej, antistatické provedení SP-HA800D

8. VIDEO OUT (VÝSTUP VIDEO) 9. Ovládací tlačítka 10. Indikátor NAPÁJENÍ 11. Indikátor PAL 12. Přepínač kanálů 13. VIDEO IN (VSTUP)

Datamax I-Class - stručný návod k použití

Uživatelský manuál k instalaci a aktivaci systému BUILDpower S

Ėlektroakustika a televize. TV norma ... Petr Česák, studijní skupina 205

Obvody s programovatelným řídicím relé

Logické řízení výšky hladiny v nádržích

Adaptéry pro přenos binárních signálů přes mnohavidová optická vlákna ELO E203, E204, E205, E206, E207. Uživatelský manuál

48. Pro RC oscilátor na obrázku určete hodnotu R tak, aby kmitočet oscilací byl 200Hz

Sdílení anonymních údajů se společností Lenovo. Obsah. Harmony

DUM 06 téma: Náležitosti výkresu sestavení

Bezpečná výměna dat. Petr Dolejší Project manager, Solution consultant

Zápis dat z dotykového displeje s integrovaným PLC SmartAxis Touch na USB Flash disk a vyčítání dat pomocí softwaru Downloader

Ústav fyziky a měřicí techniky Laboratoř chemických vodivostních senzorů. Měření elektrofyzikálních parametrů krystalových rezonátorů

Špičková propiska s HD kamerou a detekcí pohybu

2 Parametry analogového magnetického záznamu (1 typ

8. Struktura údaj na LCD displeji

DPS-3203TK-3. Trojitý laboratorní napájecí zdroj. Návod k obsluze

Příručka pro práci s dataloggerem Labquest 2. Zapínání a domácí obrazovka

WWK-951 NÁVOD K OBSLUZE.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Novinky v SIMATIC ET 200 decentrálních periferiích

1-LC: Měření elektrických vlastností výkonových diod

NÁVOD K OBSLUZE MODULU VIDEO 64 ===============================

ELEKTROTECHNIKA I. 11. přednáška. Tyristory

ŘADA KOMPAKTNÍCH INVERTORŮ J1000 DE EN

Modul pro testování elektrických obvodů

Převodníky AD a DA. AD a DA. Převodníky AD a DA. Základní charakteristika

Rozhraní mikrořadiče, SPI, IIC bus,..

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

Technické parametry. 20x11x5 Hmotnost s vodiči Přesnost měření absolutní/relativní výšky ±9m/±3m Rozsah měření hPa

Komunikační protokol

mitepc-lcd mitepc-lcd150 mitepc-lcd170 mitepc-lcd190 Embedded počítač s LCD displejem a dotykovým stínítkem v konstrukci vhodné i do skříně Schrack

NÁVOD K OBSLUZE. Verze 03/05 DF. Obj. č.:

A/D A D/A PŘEVODNÍKY

Mikromarz. CharGraph. Programovatelný výpočtový měřič fyzikálních veličin. Panel Version. Stručná charakteristika:

Nabíjení proběhlo cca 25x. Jednotlivé průběhy při nabíjení se shodují. Dominantní vyšší harmonické proudu v průběhu nabíjení jsou, viz obr. 13.

Měření základních vlastností OZ

SC 61 detektor kovů baterie 9V (PP3) dobíjecí NI Mh baterie (volitelné příslušenství) nabíječka (volitelné příslušenství)

Za ízení TouchPad aklávesnice

Střední škola pedagogická, hotelnictví a služeb, Litoměříce, příspěvková organizace

1. POLOVODIČOVÁ DIODA 1N4148 JAKO USMĚRŇOVAČ

Číslicová technika 3 učební texty (SPŠ Zlín) str.: - 1 -

Zapojíme-li sériově 2 kondenzátory 1 nf a 10 nf, výsledná kapacita bude A) 120 pf B) 910 pf C) 11 nf (b)

6A. Měření spektrálních charakteristik zdrojů optického záření

EHN a datové rozhraní MIDI

Digitální tlakoměr PM 111

Paměti RAM. Paměť RAM.

bezdrátová komunikace stromová topologie Data Radio DX80DR2M-H4

NÁVOD K OBSLUZE. Verze 04/05

MODULY ŘADY CFOX ZÁKLADNÍ DOKUMENTACE MODULU C-FC-0024X

Motorové pohony VM10 a VM50. pro vnitřní spínací přístroje pro montáž na hřídel přístroje

Měření přenosového útlumu materiálů

Numerická integrace. 6. listopadu 2012

Digitální učební materiál

7486 (4x XOR) 7408 (4x AND) Multimetr: 3x METEX M386OD (použití jako voltmetr V)

Převodníky analogových a číslicových signálů

NÁVOD NA POUŽITÍ INSTAT 8

PCM30U Řízení, dohled, synchronizace

Pro vš echny body platí U CC = ± 15 V (pokud není uvedeno jinak). Ke kaž dému bodu nakreslete jednoduché schéma zapojení.

TECHNICKÁ SPECIFIKACE TSPE 1004

Návod k instalaci a obsluze

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

S t ř e d o f r e k v e n č n í g e n e r á t o r HF1-VA5

Obr.1. Obecné blokové schéma měřícího přístroje využívajícího číslicové zpracování signálu

Novinky v programu Majetek 2.06

Zařízení má několik částí.

Asymptoty grafu funkce

SRF08 ultrazvukový dálkoměr

Obsah. 1. Systém domácího videovrátného

Transkript:

Úvod: 5. A/Č převodník s postupnou aproximací Převodníky s postupnou aproximací patří k nejrozšířenějším typům převodníků používaných v průmyslové automatizaci, digitalizaci signálů ze senzorů apod. Jsou jimi ve většině případů osazeny multifunkční zásuvné moduly řídicích počítačů či externí moduly sběru dat - viz obr. AČ (AD) převodníky s postupnou aproximací jsou často též součástí mikrokontrolérů integrovaných řídicích jednotek. To umožňuje připojení analogových signálů, např. z různých senzorů s napěťovým výstupem, k těmto řídicím jednotkám. Příkladem takového mikrokontroléru může být starší ATmega32-16PU, který obsahuje: ATMEL AVR 32kB program FLASH, 2kB SRAM, 1kB EEPROM, 2x8bit Timers, 1x16bit Timers, 4 PWM channels, 8x10bit ADC 70kSPS, I2C, nebo nejnovější STM32F746: ARM Cortex -M7 32b MCU+FPU, 462DMIPS, až 1MB Flash/320+16+ 4KB, RAM, USB OTG HS/FS, ethernet, 18 TIMs, cam & LCD, ADC: 3 12-bit, 2.4 MSPS - až 24 kanálů a 7.2 MSPS v trojitě prokládaném módu V úloze jsou použity 2 aproximační převodníky aktuálně vyráběný ADS8512 a v současné době již historický (hybridní technologií vyrobený) WSH570. Ten je zde použit proto, že na jeho paralelním výstupu lze sledovat postup vyvažování a na výstupu označeném COMP pozorovat rozdílové napětí na vstupu komparátoru. To v současné době vyráběné převodníky již vesměs neumožňují. 1/6

Otázky k úloze (domácí příprava): Z jakých obvodů se v principu skládá převodník s postupnou aproximací? Pro informace o detailním zapojení převodníku WSH570 a funkci jednotlivých výstupů prostudujte dokumentaci [1], porovnejte obr. 3 z tohoto návodu a obr. 6 z [1]. Jaké jsou zde rozdíly? Který bit je při sériové komunikaci A/Č převodníků WSH570 a ADS8512 posílán jako první (MSB, nebo LSB)? Na jakou hranu hodin je platná hodnota výstupního bitu sériového výstupu převodníku WSH570 a převodníku ADS8512? Jaký je rozdíl mezi převodníky ADS8512 a WSH750 z hlediska signálů sériového výstupu, potřeby napájecího napětí, vstupních rozsahů, počtu bitů, atd.? Poznámka: Na cvičení si s sebou vezměte USB flash-disk Úkoly měření: 1. Seznamte se s obsluhou digitálního osciloskopu MSO4000 s integrovaným logickým analyzátorem, tj. jak se nastavuje mód jednoho odběru (single) a opakované měření, jak se mění nastavení časové základny a zesílení analogového kanálu, jak lze zapnout a vypnout jeden z digitálních kanálů logického analyzátoru a jak lze uložit aktuální obraz na obrazovce do souboru na USB flash-disku. 2. V režimu časové analýzy logického analyzátoru a pro napětí v okolí hodnoty 5,050 V (o něco více než polovina měřicího rozsahu) zobrazte na obrazovce osciloskopu časové průběhy na výstupech a řídicích vstupech obvodu WSH570 obsahující: a) Paralelní výstup B1 až B8, STATUS (stavový výstup), S OUT (sériový výstup), CLK (hodinové impulsy), START A/Č zobrazeno pomocí vstupů logického analyzátoru. b) Rozdílové napětí na vstupu komparátoru výstup přípravku WSH570 (viz obr. 1, obr. 3) je označený jako COMP [1] zobrazeno pomocí analogového vstupu osciloskopu. Zobrazení si s pomocí funkce PRINT osciloskopu uložte na USB flash-disk a po případné úpravě vložte do protokolu o měření. 3. Proveďte totéž pro napětí v okolí hodnoty 4,950 V (o něco méně než polovina měřicího rozsahu) Zobrazení si s pomocí funkce PRINT osciloskopu uložte na USB flash-disk a po případné úpravě vložte do protokolu o měření. 4. Vysvětlete souvislost mezi výstupní analogovou hodnotou z interního bloku Č/A převodníku (výstup COMP) a výstupní digitální reprezentací vstupního napětí (výstupy B1-8). 5. V několika bodech vstupního napětí změřte převodní charakteristiku obou A/Č převodníků, (např. pro 0,000 V; 0,039 V; 1,000 V; 2,500 V; 5,000 V; 7,500 V; 9,000 V; 9,961 V). Do grafu zaznamenejte (buď ve velkém měřítku, nebo jen počátek a konec charakteristiky) a porovnejte převodní charakteristiky obou převodníků. Naměřené charakteristiky A/Č převodníků porovnejte s ideální charakteristikou a určete chyby převodníků pro zadané hodnoty napětí. 2/6

Nepovinná část 6. Změřte dobu převodu převodníku WSH570. 7. Změřte dobu převodu převodníku ADS8512 a určete dobu odeslání převedeného údaje na sériovém výstupu DATA. Porovnejte změřené hodnoty s výsledky z úkolu měření h). 8. Zkontrolujte pomocí osciloskopu frekvenci hodinových impulsů obou převodníků a popište rozdíly (pomocí střídy a doby periody jednotlivých impulsů). 9. Změřte velikost překmitu signálu DATA CLK převodníku ADS8512 generovanou při změně úrovně hodin sériového výstupu SPI. 10. Pozorujte změny časového diagramu, zvýšíte-li kmitočet startovacích impulsů převodníku tak, že doba periody startovacích impulsů bude kratší než celková doba převodu převodníku. 11. Porovnejte zobrazení startovacích impulsů zobrazených pomocí analogového vstupu osciloskopu a digitálního vstupu logického analyzátoru a vysvětlete rozdíl. Obr. 1. Blokové schéma zapojení úlohy Schéma zapojení úlohy zobrazené na obr. 1 koresponduje se signály zachycenými na obr. 2. 3/6

WSH570 ADS8512 Analogové vstupy Obr. 2 Analogové a digitální výstupy z obou přípravků 4/6

Poznámky k měření: Před zapnutím napájecích zdrojů zkontrolujte zapojení měřicího obvodu podle schématu (obr. 1), napájecí zdroje zapněte až po schválení cvičícím pedagogem (jako první napájecí zdroj přípravků A/Č převodníků). Nastavení přístrojů Nastavení impulsního generátoru: výstup A frekvence 100 khz délka impulsu 1 s amplituda maximální K bodu 5: Jeden nebo druhý výstup je nutné invertovat a počet bitů přizpůsobit výstupu druhého převodníku nejjednodušší je oříznout výstup převodníku ADS8512 na 8 bitů. Popis A/Č převodníku s postupnou aproximací Hybridní 8-bitový A/Č převodník (Tesla WSH 570 [1]) obsahuje zdroj referenčního napětí, 8-bitový Č/A převodník, komparátor, aproximační registr a generátor hodinových impulsů (viz zjednodušené blokové schéma na obr. 3 - chybí např. napájecí napětí atd.). Tento převodník kóduje vstupní analogové napětí postupnou aproximací osmi vnitřně generovanými, binárně odstupňovanými váhami. Během převodu (STATUS je na úrovni H) vyšle převodník 9 hodinových impulsů a synchronně s nimi 8 datových bitů sériového výstupu (S OUT). Paralelní kód je během převodu neplatný. Ukončení převodu a platnost paralelního výstupu je signalizována návratem stavového výstupu STATUS na úroveň L. Detailní popis procesu převodu nastudujte z [2]. U x ZDROJ REFERENČNÍH NAPĚTÍ Č/A COM + K B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 paralelní výstup GH CL APROXIMAČNÍ REGISTR START STATUS S (sériový výstup) Obr. 3. Vnitřní blokové schéma převodníku WS 570 Blokové schéma na obr. 3 porovnejte s implementací převodníku ADS8512, která je zobrazena na první straně v literatuře [3]. Zapojení přípravku ADS8512 uvedeno na obr. 4, kde je vidět minimum součástek potřebných pro správnou funkci A/Č převodníku. 5/6

Přípravek s ADS8512 umožňuje připojit měřené napětí na vstup R1IN a signál pro zahájení převodu na vstup CONV. Dále je vyveden výstup indikující probíhající převod vstupního napětí BUSY a dva výstupní signály sériového rozhraní SPI (DATA a DATACLK). Zapojení převodníku umožňuje díky vstupnímu děliči převádět napětí v rozsahu od 10 V do +10 V. Převodník WSH570 je naproti tomu zapojen tak, aby umožňoval převod kladného napětí v rozsahu 0 až 10 V (-1 LSB), kde váha nejnižšího bitu (LSB) je 39,06 mv (oproti 4,88 mv u ADS8512). Výstupní kódování obou převodníků je zobrazeno v tab. 1. U X [V] Obr. 4. Zapojení přípravku s ADS8512 [3] Tab. 1. Výstupní kódy obou převodníků Výstupní kód CSB Převodník WSH 570 Vstupní rozsah 0 až +10 V Výstupní kód Převodník ADS8512 Vstupní rozsah 10 až +10 V MSB LSB MSB LSB +10 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 + 9,961 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 + 9,922 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 + 7,500 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 5,039 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 + 5,000 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 4,961 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 + 2,500 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 + 0,039 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Literatura [1] Dokumentace k převodníku WSH570 [2] Přednášky k předmětu A3B38SME [3] Datasheet k obvodu ADS8512, viz http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ads8512.html 6/6