1) Podstawy teoretyczne :

Przetwornik analogowo-cyfrowy A/C - to układ służący do zamiany sygnału analogowego (ciągłego) na reprezentację cyfrową (sygnał cyfrowy). Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie ich w urządzeniach elektronicznych opartych o architekturę zero-jedynkową oraz gromadzenie na dostosowanych do tej architektury nośnikach danych. Proces ten polega na uproszczeniu sygnału analogowego do postaci skwantowanej (dyskretnej), czyli zastąpieniu wartości zmieniających się płynnie do wartości zmieniających się skokowo w odpowiedniej skali (dokładności) odwzorowania. Przetwarzanie A/C tworzą 3 etapy: próbkowanie, kwantyzacja i kodowanie. Działanie przeciwne do wyżej wymienionego wykonuje przetwornik cyfrowo-analogowy C/A.

Przetwornik cyfrowo-analogowy, przetwornik C/A – przyrząd elektroniczny przetwarzający sygnał cyfrowy (zazwyczaj liczbę binarną w postaci danych cyfrowych) na sygnał analogowy w postaci prądu elektrycznego lub napięcia o wartości proporcjonalnej do tej liczby. Innymi słowy jest to układ przetwarzający dyskretny sygnał cyfrowy na równoważny mu sygnał analogowy.

Przetwornik analogowo-cyfrowy w skrócie zwany ADC wykonuje odwrotną konwersję.

2) Parametry :

 Nieliniowość całkowa

 Nieliniowość różniczkowa

 Szybkość przetwarzania

 Błąd skalowania

 Błąd przesunięcia zera (błąd niezrównoważenia)

 Współczynnik zmian cieplnych napięcia przesunięcia zera

 Wejściowe sygnały cyfrowe

 Wyjściowe sygnał analogowy

 Czas ustalania

 Szybkość zmian napięcia wyjściowego

 Zakłócenia przy przełączaniu

 Rozdzielczość – maksymalna liczba możliwych dyskretnych wartości jakie może on wytworzyć. Zwykle rozdzielczość określona jest jako liczba bitów, która jest podstawą z 2 logarytmów z wartości liczbowej. Przykładowo 1bit'owy przetwornik C/A jest zaprojektowany do reprodukcji 2-ch (21) wartości, z kolei 8 bitowy już 256 (28). Rozdzielczość jest powiązana z Efektywną Liczbą Bitów która jest pomiarem aktualnej rozdzielczości przetwornika. Rozdzielczość może być również wyrażona w woltach.

 Maksymalna częstotliwość próbkowania – maksymalna prędkość dla której obwód przetwornika C/A jest w stanie pracować i produkować stały poprawny sygnał na wyjściu. W praktyce nie jest możliwe dokładne odtworzenie samego sygnału na podstawie wygenerowanych wartości liczbowych ze względu na błąd kwantyzacji. Wiarygodne odwzorowanie sygnału jest możliwe wtedy gdy częstotliwość próbkowania jest dwukrotnie większa od najwyższej częstotliwości składowej sygnału. Zgodnie z twierdzeniem Katielnikova-Shannona.

 Monotoniczność – zdolność wyjścia analogowego przetwornika C/A do wzrostu wraz ze wzrostem w kodzie cyfrowym lub odwrotnie. Ta właściwość jest ważna dla przetwornika ze względu na możliwość zastosowania go wraz z słabej częstotliwości sygnałem na wejściu.

 THD+N ( Współczynnik zawartości harmonicznych – stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych sygnału, do wartości skutecznej składowej podstawowej. Współczynnik zawartości harmonicznych często podaje się w procentach.

 Skala dynamiki – wartość w dB jako różnica największego i najmniejszego sygnału jaki przetwornik C/A jest w stanie wytworzyć. Innymi słowy jest to stosunek sygnału do szumu



3) Schemat :

Scalony przetwornik anologowo-cyfrowy typu ADC0804 (Rys. 4.) oraz opis jego wyprowadzeń (Tab.4.) :



4) Tabele pomiarowe :

Dla przetwornika anologowo cyfrowego typu ADC0804 :

Napiecie[v] Wartosc zmierzona

Wartosc przewidywalna

binarnie heksadecymalnie heksadecymalnie

0,0 0,0 0,0 0,0

0,5 00011010 26 25

1,0 00110101 53 50

1,5 01001111 4F 75

2,0 01101001 69 100

2,5 10000001 81 125

3,0 10011111 9F 150

3,5 10111000 B8 175

4,0 11010010 D2 200

4,43 11101011 EB 221,5

5) Obliczenia :

ULSB = UREF / 2n = 5/28 = 5/256 = 0,02 V

0,5v/0,02v = 25

1,0/0,02 = 50

1,5/0,02 = 75

2,0/0,02 = 100

2,5/0,02 = 125

3,0/0,02 = 150

3,5/0,02 = 175

4,0/0,02 = 200

4,43/0.02 = 221,5

Dla przetwornika cyfrowo –analogowego typu DAC 0800 :

D7........................D0 V out I out

00000000 0,17 0,15

00000001 0,34 0,15

00000010 0,69 0,12

00000100 0,138 0,09

00001000 0,277 0,03

00010000 0,555 0,02

00100000

Nasycenie

01000000

10000000

11111111

6) Wnioski i spostrzerzenia :

Podczas pomiarów zaokrąglilismy wartość napięcia ULSB do 0,02 V co wniosło nam niewielkie błedy pomiarowe . Po pewnej wartości napięcia i prądu układ przeszedł w stan nasycenia. Przetwornik cyfrowo- analogowy prawdopodobnie był uszkodzony i działał niewłaściwie co było skutkiem błednych pomiarów.