xe(t) x(n) y(n) ye(t) obrada x(t) y(t) - tnt.etf.rstnt.etf.rs/~oe3de/pdf/2. ad i da...
Post on 15-Oct-2019
20 Views
Preview:
TRANSCRIPT
AD i DA konverzija
1
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
senzor AD DA aktuatorDigitalnaobrada
Y(t)X(t)
Xe(t) X(n) Y(n) Ye(t)
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
ADXe(t) X(n)
AD Konvertori A/D Konvertori
Ulaz - analogni napon
Izlaz – digitalna (binarna) vrednost srazmerna ulaznoj veličini
ADC
Analogno digitalna konverzija
1. Odabiranje u vremenu, diskretizacija u vremenu2. Diskretizacija po amplitudi
Ograničen signal na izlazu: broj mogućih vrednosti predstave brojevaOgraničen signal na ulazu
ADCXe(t) Dx(n)
AD i DA konverzija
2
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
DAY(n) Ye(t)
DA Konvertori D/A Konvertori
Ulaz – digitalna (binarna) vrednost
Izlaz – analogni napon srazmeran ulaznoj veličini
DAC
Digitalno analogna konverzija
1. Diskretan po amplitudi2. Kontinualan u vremenu
Ograničen signal na ulazu: broj mogućih vrednosti predstave brojevaOgraničen signal na izlazu
DAC Ye(t)Dy(n)
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
Linearni uniformni konvertor
)(),1()(...,),1()(, maxmaxmaxmaxminminminmin BVBVBVBV
0,0, maxminmaxmin VViliVV
“Moguće” vrednosti ulaznog napona su linearno raspoređenje
AD diskretizacija po amplitudi
UNIPOLARNI
00 maxmin VVBIPOLARNI
)(),()1(...,),()1(, maxmaxmaxmaxminminminmin VBVBVBVB
“Moguće” vrednosti izlaznog napona su linearno raspoređenje
DA diskretizacija po amlitudi
AD i DA konverzija
3
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
Karakteristika konverzije
0 1 2 3 4 5 6 7 8 Vi
0
1
2
3
4
5
6
7
8
N
0 1 2 3 4 5 6 7 8 N
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Vo DA AD
= vrednost koja odgovara vrednosti 1LSB
Najmanja promena koja može da se “detektuje”, “generiše”
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija
Karakteristika konverzije
= vrednost koja odgovara vrednosti 1LSB
Konvertor konvertuje sa rezolucijom od (volti, milivolti, ...)
minmax VVFS
FSR N2
Napon pune skale - full scale - FS
Rezolucija konvertora
FSRN 2log
Konvertor ima 2N kvantizacionih nivoa Konvertor je N bitni
AD i DA konverzija
4
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Šum kvantizacije
Kvantizacija signala
0 1 2 3 4 5 6 7 8 t
0
1
2
3
4
5
6
7
8
N,V
0 1 2 3 4 5 6 7 8 t
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Vo
DAAD
TtzaT
ttx n20)(
Ne možemo da pravimo delta impulse.Između 0 i 1 vrednost 0 Između 1 i 2 vrednost 1 itd
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Šum kvantizacije
Greška koju smo napravili
0 1 2 3 4 5 6 7 8 t
0
1
TtzaT
ttx n20)(
Šum kvantizacije
Umesto
kao da smo kvantizovali signal
else
TtpjegdeTtzakTtpktx t
nt
kq
N
0
0120)()(
12
0
odnosno, kao da smo na originalni signal “dodali” šum kvantizacije.
AD i DA konverzija
5
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Šum kvantizacije
)()()( txtxtn Qq
2
qn
Šum kvantizacije
Srednja vrednost
Snaga šuma kvantizacije
122
1)(
1 22
0
2
0
222
TT
qqqRMSq dtT
t
Tndttn
TnP
Test signal = sinusoidalan signal maksimalne amplitude
Svaki dodatni bitpoboljšava odnos signal šum za 6dB
dBNP
PSNR
P
PSNR
P
q
S
N
q
S
N
N
S
76.102.6log10
122
3
1282
212
10
2
22
2
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Greška ofseta
AD i DA konverzija
6
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Greška pojačanja
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Greška ofseta i greška pojačanja
Kompenzacijom ovih grešaka postiže se poklapanje na krajevima intervala
111100 1FS
V
V
111100 1OS
FS
V V
V
AD i DA konverzija
7
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Greška pojačanja
Sve ovo je bilo pod uslovom da je greška pojačanja linearna.
Linearno pojačanje ne unosi dodatne harmonijske komponente.
)sin()( 0 tAtx
Nelinerano?
)()( taxty
...)()()( 2 tbxtaxty
...)(sin)sin()( 022
0 tbAtaAty
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Specifikacija nelinearnosti
Greške ofseta i pojačanja se mogu kompenzovati
Nelinearnosti se gledaju na kompenzovanoj karakteristici (ofset i pojačanje)
AD i DA konverzija
8
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Diferencijalna i integralna nelinearnost
1kkk AADNL
kk
DNLDNL max
k‐ti kvantizacioni nivo kompenzovane realne karakteristikekA
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Diferencijalna i integralna nelinernost
kkk AAINL~
kk
INLINL max
k‐ti kvantizacioni nivo idealne karakteristike
k‐ti kvantizacioni nivo kompenzovane realne karakteristikekA
kA
AD i DA konverzija
9
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Greške konverzije – Monotonost i nedostajući kodovi
1 kkk INLINLDNL
k
iik DNLINLINL
10
Monotona karakteristika konverzijeNema nedostajućih kodova
LSBINLk 5.0
LSBDNLk 1
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Signal to noise ratio - odnos signal šum
n
S
P
PSNR 10log10
n
S
P
P Snaga signala, test sinusoida
Snaga šuma, kvantizacija, šum komponente ...
12‐bitni konvertor50MHz
AD i DA konverzija
10
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Harmonic distortion - harmonijsko izobličenje, distorzija
110log10
P
PHD k
k
Total harmonic distortion - totalno harmonijsko izobličenje
1
210log10
P
PTHD k
k
k
Fs=16.38kHz
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Signal-to-Noise-and-Distortion Ratio = SINAD
2
10log10
kkn
S
PP
PSNDR
k
n
S
P
P
P Snaga signala, test sinusoida
Snaga šuma, kvantizacija, šum komponente ...
Snaga harmonijskih komponenti
Harmonijske komponente = nelinerano pojačanje, DNL, INL, ....
AD i DA konverzija
11
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Effective number of bits
dBNP
PSNR
q
S 76.102.6log10 10
2
10log10
kkn
S
PP
PSNDR
02.6
76.1
SNDRENOB
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Spurious free dynamic range
xP
PSFDR 1
10log10
Px snaga signala koji je možda harmonik originalnog signala a možda i posledica nekog drugog efekta. Lažan signal.
AD i DA konverzija
12
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Frekventne karakteristike
Digitalna elektronikaAD i DA konverzija – Povećanje SNR-a usled FFT-a
FFT se ponaša kao filtar propusnik opsega
Propusni opseg FFT-a računatog u M tačaka je fs/M
top related