Detail předmětu
Vzájemný převod A/D signálů
FEKT-MADPAk. rok: 2016/2017
Předzpracování analogového signálu, paralelní převodníky se spínanými odporovými sítěmi a se spínanými proudovými zdroji, paralelní a sériové převodníky D/A, nepřímé převodníky D/A, převodníky s cyklickou záměnou odporů, komparační převodníky A/D, kompenzační převodníky A/D, integrační převodníky A/D, převodníky A/D s automatickou korekcí převodní charakteristiky, převodníky U/f a f/U, převodníky D/f, číslicové měření časových intervalů, fáze, kmitočtu.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent předmětu bude schopen:
- orientovat se ve výběru analogových obvodů pro přesné předzpracování signálů jako jsou elektronicky přepínatelné zesilovače, analogové multiplexery či demultiplexery
- bude seznámen s filtračními obvody určenými pro spolupráci s A/D a D/A převodníky
- bude umět navrhnout a aplikovat vzorkovače s pamětí
- bude rozumět parametrům A/D převodníků a bude schopen navrhnout řešení různých typů A/D převodníků
- bude rozumět parametrům D/A převodníků a bude je schopen navrhnout či analyzovat
- seznámi se s řešením i jiných typů převodníků jako např. převodníky U/F či D/F
- orientovat se ve výběru analogových obvodů pro přesné předzpracování signálů jako jsou elektronicky přepínatelné zesilovače, analogové multiplexery či demultiplexery
- bude seznámen s filtračními obvody určenými pro spolupráci s A/D a D/A převodníky
- bude umět navrhnout a aplikovat vzorkovače s pamětí
- bude rozumět parametrům A/D převodníků a bude schopen navrhnout řešení různých typů A/D převodníků
- bude rozumět parametrům D/A převodníků a bude je schopen navrhnout či analyzovat
- seznámi se s řešením i jiných typů převodníků jako např. převodníky U/F či D/F
Prerekvizity
Jsou požadovány základní znalosti analogových a digitálních obvodů.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).
Způsob a kritéria hodnocení
V laboratorních cvičeních může student získat až 20 bodů. Vlastní zkouška je písemná a student za ni může získat až 80 bodů. Zkouška je zaměřena na orientaci v návrhu jednodušších řešení obvodů pro A/D a D/A převodníky a na schopnost analyzovat složitější integrované struktury A/D či D/A převodníků.
Osnovy výuky
1. Zesilovače s elektronicky přepínatelným zesílením
2. Přesné analogové multiplexery a demultiplexery
3. Filtrační obvody pro A/D a D/A převodníky
4. Vzorkovače s pamětí: parametry a obvodová řešení
5. D/A převodníky:
5.1 Parametry D/A převodníků
5.2 Obvodová řešení D/A převodníků
6. A/D převodníky
6.1 Parametry A/D převodníků
6.2 Obvodová řešení A/D převodníků
7. Převodníky U/F a D/F
2. Přesné analogové multiplexery a demultiplexery
3. Filtrační obvody pro A/D a D/A převodníky
4. Vzorkovače s pamětí: parametry a obvodová řešení
5. D/A převodníky:
5.1 Parametry D/A převodníků
5.2 Obvodová řešení D/A převodníků
6. A/D převodníky
6.1 Parametry A/D převodníků
6.2 Obvodová řešení A/D převodníků
7. Převodníky U/F a D/F
Učební cíle
Seznámit se základními principy analogově digitálních a digitálně analogových převodníků, obeznámit se s vlastnostmi integrovaných převodníků a s možnostmi jejich aplikací. Orientovat se v obvodech pro předzpracování signálu jako např. přesné přepínatelné zesilovače, antialiasingové filtry, vzorkovače s pamětí.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Laboratorní cvičení jsou povinná. Řádně omluvená zmeškaná laboratorní či počítačová cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit v jiném termínu, obvykle v zápočtovém týdnu.
Základní literatura
ANALOG DEVICES: Data Converter - Reference Manual. Norwood 2000
Háze, J. a kol..: Teorie vzájemného převodu analogových a číslicových signálů. Učební text, Brno 2010. (CS)
SHEIGOLD D.H. ed.: Analog Digital Conversion Hadbook. Prentice Hall, London 1998
TIEZE U., SCHENK CH.: Electronic Circuits. Design and Applications. Springer, Heidelberg 1996
Vrba, K., Kubánek, D.: A/D a D/A převodníky pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO
Háze, J. a kol..: Teorie vzájemného převodu analogových a číslicových signálů. Učební text, Brno 2010. (CS)
SHEIGOLD D.H. ed.: Analog Digital Conversion Hadbook. Prentice Hall, London 1998
TIEZE U., SCHENK CH.: Electronic Circuits. Design and Applications. Springer, Heidelberg 1996
Vrba, K., Kubánek, D.: A/D a D/A převodníky pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TUO
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program EEKR-M1 magisterský navazující
obor M1-TIT , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový
obor M1-EST , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový - Program EEKR-M magisterský navazující
obor M-TIT , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový
obor M-EST , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový - Program AUDIO-P magisterský navazující
obor P-AUD , 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
Osnova
Aplikační možnosti převodníků A/D, D/A, U/F, D/F, F/U.
Předzpracování signálu: programovatelné zesilovače - principy činnosti, přístrojové programovatelné zesilovače,integrované programovatelné zesilovače Burr-Brown a Harris Semiconductor, diferenční programovatelné zesilovače, analogové multiplexery a demultiplexery.
Filtrační obvody užívané v převodnících: programovatelné integrované antialiasingové filtry, filtry pro potlačení kvantovacího šumu, filtry pro nepřímé převodníky D/A užívané v číslicové řízených kalibračních normálech.
Vzorkovače analogovou pamětí (Sample/Track and Hold): parametry vzorkovačů, rychlé vzorkovače, vzorkovače s velkým vstupním odporem, příklady řešené integrovaných vzorkovačů, aplikační zásady.
D/A převodníky: základní klasifikace, stejnosměrné a dynamické parametry převodníků.
D/A převodníky: spínače užívané v převodnících, paralelní D/A převodníky se zdroji ref. napětí, s váhovými rezistory, s rezistorovou sítí R-2R, s cyklickou záměnou rezistorů, s váhovýmí zdroji proudu.
D/A převodníky: převodníky s nelineární charakteristikou, sériové D/A převodníky, nepřímé D/A převodníky, příklady řešení a aplikační možnosti integrovaných převodníků, doporučení ke konstrukci systémů s integrovanými D/A převodníky.
A/D převodníky: parametry převodníků.
A/D převodníky: paralelní komparační převodníky, převodníky s postupnou komparací, kompenzační a sledovací převodníky.
A/D převodníky: kompenzační převodník s postupnou aproximací, převodníky s mezipřevodem na kmitočet nebo na časový interval, autokalibrace a automatické nulování v převodnících A/D.
A/D převodníky: sigma - delta převodníky, převzorkované sigma - delta převodníky, převodníky s predikcí, vybrané integrované převodníky.
Převodníky U/F: s MKO a referenčním zdrojem (Analog Devices, Burr - Brown), převodníky řízené krystalem, s potlačením fázového šumu, převodníky bez referenčního zdroje.
Převodníky D/F, převodníky F/U.
Předzpracování signálu: programovatelné zesilovače - principy činnosti, přístrojové programovatelné zesilovače,integrované programovatelné zesilovače Burr-Brown a Harris Semiconductor, diferenční programovatelné zesilovače, analogové multiplexery a demultiplexery.
Filtrační obvody užívané v převodnících: programovatelné integrované antialiasingové filtry, filtry pro potlačení kvantovacího šumu, filtry pro nepřímé převodníky D/A užívané v číslicové řízených kalibračních normálech.
Vzorkovače analogovou pamětí (Sample/Track and Hold): parametry vzorkovačů, rychlé vzorkovače, vzorkovače s velkým vstupním odporem, příklady řešené integrovaných vzorkovačů, aplikační zásady.
D/A převodníky: základní klasifikace, stejnosměrné a dynamické parametry převodníků.
D/A převodníky: spínače užívané v převodnících, paralelní D/A převodníky se zdroji ref. napětí, s váhovými rezistory, s rezistorovou sítí R-2R, s cyklickou záměnou rezistorů, s váhovýmí zdroji proudu.
D/A převodníky: převodníky s nelineární charakteristikou, sériové D/A převodníky, nepřímé D/A převodníky, příklady řešení a aplikační možnosti integrovaných převodníků, doporučení ke konstrukci systémů s integrovanými D/A převodníky.
A/D převodníky: parametry převodníků.
A/D převodníky: paralelní komparační převodníky, převodníky s postupnou komparací, kompenzační a sledovací převodníky.
A/D převodníky: kompenzační převodník s postupnou aproximací, převodníky s mezipřevodem na kmitočet nebo na časový interval, autokalibrace a automatické nulování v převodnících A/D.
A/D převodníky: sigma - delta převodníky, převzorkované sigma - delta převodníky, převodníky s predikcí, vybrané integrované převodníky.
Převodníky U/F: s MKO a referenčním zdrojem (Analog Devices, Burr - Brown), převodníky řízené krystalem, s potlačením fázového šumu, převodníky bez referenčního zdroje.
Převodníky D/F, převodníky F/U.
Laboratorní cvičení
39 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Seznámení s úlohami
8-bitový číslicově analogový převodník
8-bitový analogově číslicový převodník
Převodník číslo na frekvenci
Vzorkovací zesilovač
Rozdílový AMUX
Měření vlastností A/D a D/A převodníků ve zvukových kartách
Integrované sériové A/D a D/A převodníky LTC 1257 a LTC 1286
Počítačová simulace A/D a D/A převodníků v programech PSpice a MicroCap
Integrační A/D převodníky v multimetrech METEX
A/D a D/A karty pro PC - PCA 1408S a PCI-6024E
Náhradní měření úloh
Zhodnocení výsledků měření, zápočet
8-bitový číslicově analogový převodník
8-bitový analogově číslicový převodník
Převodník číslo na frekvenci
Vzorkovací zesilovač
Rozdílový AMUX
Měření vlastností A/D a D/A převodníků ve zvukových kartách
Integrované sériové A/D a D/A převodníky LTC 1257 a LTC 1286
Počítačová simulace A/D a D/A převodníků v programech PSpice a MicroCap
Integrační A/D převodníky v multimetrech METEX
A/D a D/A karty pro PC - PCA 1408S a PCI-6024E
Náhradní měření úloh
Zhodnocení výsledků měření, zápočet