Detail předmětu

Teorie vzájemného převodu analogového a číslicového signálu

FEKT-LTVPAk. rok: 2012/2013

Struktura řetězce pro digitální zpracování analogových signálů a rekonstrukci digitalizovaného signálu, používané kódy. Zesilovače s programovatelným zesílením, analogové multiplexery, vstupní a výstupní filtry. Vzorkovače s analogovou pamětí. D/A převodníky, ss a dynamické parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. A/D převodníky, parametry, typy, struktura na čipu, aplikace. Autokalibrace a automatické nulování v převodnících. Testování a testovatelnost D/A a A/D převodníků. Převodníky U/f, převodníky f/U. Analogové vstupní a výstupní jednotky mikropočítačů a počítačů, simulace pomocí SPICE a MATLAB, návrh s převodníky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Budou získány základní poznatky o principech jednotlivých typů převodníků AD, DA, Vf, fV a Df a o jejich aplikacích v různých zařízeních.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

Přednášky:
1 ZÁKLADNÍ POJMY PŘEVODNÍKŮ AD A DA
2 PŘEDZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU
3 FILTRAČNÍ OBVODY
4 VZORKOVACÍ OBVODY
5 REFERENČNÍ ZDROJE
6 PŘEVODNÍKY DA
7 PŘEVODNÍKY AD
8 PŘEVODNÍKY SIGMA-DELTA
9 JINÉ TYPY PŘEVODNÍKŮ
10 TESTOVÁNÍ PŘEVODNÍKŮ
11 NOVÉ TRENDY V PŘEVODNÍCÍCH AD A DA

Cvičení:
1. Filtrace, vzorkování, aliasing
2. Převodník D/A s PWM
3. Převodník DPA s rezistorovou sítí R-2R
4,5. Převodník A/D typu sigma delta
6. Vlastnosti převodníků D/A a A/D

Učební cíle

Seznámit se základními principy analogově digitálních a digitálně analogových převodníků, s parametry integrovaných převodníků AD a DA a s možnostmi jejich aplikací.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Háze, J. a kol..: Teorie vzájemného převodu analogových a číslicových signálů. Učební text, Brno 2010. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-MEL , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-MEL , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Zařazení převodníků v systémech sběru dat řízení. Elektronické spínače a přepínače, přesné zesilovače s programovatelným zesílením.
Vzorkování signálu, vzorkovače a sledovače signálu s analogovou pamětí.
Základní statické a dynamické parametry vzájemné přeměny analogového a číslicového signálu, přesnost, rozlišení.
Zdroje referenčního napětí a proudu. Používané kódy pro A/D a D/A převodníky.
Digitálně analogové převodníky. Základní struktura. Paralelní převodníky s váhováním proudů, převodníky se zaručeně monotónní převodní charakteristikou.
Integrační převodníky, nepřímé převodníky, sériové převodníky, převodníky s autokalibrací, D/A převodníky s převzorkováním a tvarováním šumu, řešení na čipu, aplikace integrovaných D/A převodníků.
Analogově digitální převodníky, základní struktura, jednostupňové a vícestupňové komparační převodníky, kompenzační, integrační převodníky.
A/D převodníky sigma-delta, A/D převodníky se spínanými proudy, jiné druhy převodníků. Autokalibrace a automatické nulování v A/D převodnících.
Převodníky napětí na kmitočet, převodníky s principem funkčního generátoru, převodníky s vyvažováním náboje, zlepšení dynamických vlastností, potlačení fázového šumu, přesnost.
Převodníky kmitočtu na napětí, převodníky s využitím čítačů a D/A převodníků, integrační převodníky, přesnost. Analogově digitální rozhraní systémů pro sběr dat, spolupráce D/A a A/D převodníků s digitálními procesory, zásuvné analogové vstupní a výstupní jednotky počítačů PC.
Potlačení interferencí parazitních zdrojů na systémy A/D a D/A rozhraní. Digitální metody zvyšující přesnost A/D a D/A převodu.
Konstrukční zásady pro aplikaci D/A a A/D převodníků. Testování převodníků.
Nové trendy v převodnících A/D a D/A.

Cvičení odborného základu

8 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Osnova

Návrh programovatelného zesilovače
Použití integrovaných D/A převodníků
Použití integrovaných A/D převodníků a vzorkovače
Návrh obvodů s integrovanými A/D a D/A převodníky pro digitalizaci a sběr dat

Laboratorní cvičení

31 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Osnova

Vzorkovače s pamětí
Programovatelné zesilovače
Integrované D/A převodníky
D/A převodníky řízené mikroprocesorem
Integrované A/D převodníky
A/D převodníky řízené mikroprocesorem
Převodníky U/f
Ralizace a testování obvodů pro digitalizaci a sběr dat
Zásuvné jednotky analogových vstupů a výstupů pro počítače PC