Detail předmětu
A/D and D/A Converters
FEKT-MPA-ADPAk. rok: 2025/2026
Přesné 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, sigma-delta převodníky, převodníky U/f.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Experimentální cvičení jsou povinná. Řádně omluvená zmeškaná cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit v jiném termínu, obvykle v zápočtovém týdnu.
Učební cíle
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 s různými typy A/D převodníků
- bude rozumět parametrům D/A převodníků a bude je schopen s nimi navrhnout řešení či analyzovat jejich vlastnosti
- seznámí se s řešením dalších typů převodníků jako např. převodníky U/F
Doporučená literatura
TIEZE, Ulrich a SCHENK, Christoph. Electronic Circuits. Design and Applications. Heidelberg: Springer 1999 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPA-EEN magisterský navazující 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Obvody pro přesné předzpracování: zesilovače s elektronicky přepínaným zesílením, diferenční a přístrojové zesilovače s přepínatelným zesílením, přesné analogové multiplexery a demultiplexery.
Filtrační obvody pro A/D a D/A převodníky (antialiasingové filtry, přeladitelné filtry se spínanými kapacitory, ss. přesné filtry pro nepřímé převodníky D/A).
Vzorkovače s pamětí: parametry vzorkovačů, základní principy řešení vzorkovačů: vzorkovače s pamětí bez zpětné vazby a se zpětnou vazbou, aplikační doporučení pro vzorkovače.
Parametry převodníků D/A: rozsah převodníku, rozlišovací schopnost, přesnost, chyby nastavení nuly a převodní strmosti, diferenční a integrální nelinearita, monotonost, hysterese, přechodové špičky, průnik signálu, harmonické zkreslení, odstup signál/šum, doba přepnutí a ustálení.
Stavební bloky pro převodníky D/A: diodový spínač napětí a proudu, bipolární tranzistor jako spínač napětí a proudu, spínače s unipolárními tranzistory.
Převodníky D/A: paralelní D/A převodníky (se zdroji napětí a proudů), převodníky s funkčním průběhem, sériové D/A převodníky, nepřímé D/A převodníky.
Parametry převodníků A/D: základní parametry – vstupní rozsah, kvantovací chyba, rozlišení, rychlost převodu, doba převodu, doba neurčitosti převodu, aperturová chyba; ss přesnost – chyba ss posuvu, chyba celkového rozsahu, diferenciální a integrální nelinearita; dynamické vlastnosti – odstup signál/šum, harmonické zkreslení, dynamický rozsah bez rušení, signál vztažený vůči šumu a zkreslení.
Převodníky A/D: Komparační převodníky, s postupnou komparací, kompenzační, sledovací, s postupnou aproximací, převodník A/D s mezipřevodem na kmitočet a na časový interval (dvojsklonná a trojsklonná integrace),
Sigma - delta převodníky A/D: modulátor delta, princip sigma – delta převodu, požadavky na antialiasingový filtr, kvantovací šum při sigma–delta převodu a jeho potlačení převzorkováním, modulátor 2. a 3. řádu, struktura MASH, decimátor
Převodníky U/F: převodník s ref. zdrojem a MKO, převodníky řízené krystalem a způsoby potlačení fázového šumu, převodníky U/F bez referenčního zdroje.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Vzorkovací zesilovač
Analogově číslicový převodník
Číslicově analogový převodník
Rozdílový multiplexer
Externí PC osciloskop ETC M525
Externí PC generátor libovolných průběhů ETC M631
Měření vlastností A/D převodníků ve zvukových kartách
Měření vlastností D/A převodníků ve zvukových kartách
A/D a D/A karty pro PC
Integrované A/D a D/A převodníky
Integrační A/D převodníky
Počítačová simulace A/D a D/A převodníků