Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

Samankaltaiset tiedostot
Successive approximation AD-muunnin

A/D-muuntimia. Flash ADC

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

6. Analogisen signaalin liittäminen mikroprosessoriin Näytteenotto analogisesta signaalista DA-muuntimet 4

A / D - MUUNTIMET. 2 Bittimäärä 1. tai. A / D muunnin, A/D converter, ADC, ( Analog to Digital Converter )

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

Signaalien datamuunnokset

11. kierros. 1. Lähipäivä

Virheen kasautumislaki

Tuntematon järjestelmä. Adaptiivinen suodatin

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Varauspumppu-PLL. Taulukko 1: ulostulot sisääntulojen funktiona

Signaalien datamuunnokset. Digitaalitekniikan edut

Signaalien datamuunnokset

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

Alla olevassa kuvassa on millisekunnin verran äänitaajuisen signaalin aaltomuotoa. Pystyakselilla on jännite voltteina.

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

Perusmittalaitteet 2. Yleismittari Taajuuslaskuri

VIM RM1 VAL / SKC VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx / BL 1(5)

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Perusmittalaitteet 3. Yleismittari. Mittaustekniikan perusteet / luento 5. Digitaalinen yleismittari. Digitaalinen yleismittari.

AD/DA muunnos Lähteet: Pohlman. (1995). Principles of digital audio (3rd ed). Zölzer. (1997). Digital audio signal processing

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin

1 Diskreettiaikainen näytteistys. 1.1 Laskostuminen. Laskostuminen

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö 1

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Radioamatöörikurssi 2015

Matlab-tietokoneharjoitus

Tiedonkeruu ja analysointi

SISÄLLYS - DIGITAALITEKNIIKKA

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja. Laboratoriotyö 3 A/D- ja D/A-muuntimet

Radioamatöörikurssi 2013

Radioamatöörikurssi 2017

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Supply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet

Anturit ja Arduino. ELEC-A4010 Sähköpaja Tomi Pulli Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Mittaustekniikka

2. kierros. 2. Lähipäivä

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

AV-muotojen migraatiotyöpaja - ääni. KDK-pitkäaikaissäilytys seminaari / Juha Lehtonen

Radioamatöörikurssi 2014

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Anturit ja Arduino. ELEC-A4010 Sähköpaja Tomi Pulli Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Mittaustekniikka

Johdanto tieto- viestintäteknologian käyttöön: Äänitystekniikka. Vfo135 ja Vfp124 Martti Vainio

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen

2. kierros. 1. Lähipäivä

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

IIR-suodattimissa ongelmat korostuvat, koska takaisinkytkennästä seuraa virheiden kertautuminen ja joissakin tapauksissa myös vahvistuminen.

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

Signaalien generointi

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

VIM-M2 VIBRATION MONITOR KUVAUS VIM-M2. Sisältö

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

Tiedonkeruu ja analysointi

Mittaustekniikka (3 op)

1. Yleistä. 2. Ominaisuudet. 3. Liitännät

Boost-hakkuri. Hakkurin tilaesitykset

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

Sekvenssipiirin tilat

Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti

Laskuharjoitus 4 ( ): Tehtävien vastauksia

DATAFLEX. Vääntömomentin mittausakselit DATAFLEX. Jatkuvan päivityksen alaiset tiedot löytyvät online-tuoteluettelostamme, web-sivustosta

- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)

Mono- ja stereoääni Stereoääni

HARJOITUSTYÖ: Mikropunnitus kvartsikideanturilla

PM10OUT2A-kortti. Ohje

ELEKTRONISET TOIMINNOT

Lähettimet ja vastaanottimet

Nopea tiedonkeruulaitteisto radiokanavamittauksiin

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

ELEC-C Sovellettu digitaalinen signaalinkäsittely. Äänisignaalien näytteenotto ja kvantisointi Dither Oskillaattorit Digitaalinen suodatus

EMC Säteilevä häiriö

ELEC-C1230 Säätötekniikka

Puheenkoodaus. Olivatpa kerran iloiset serkukset. PCM, DPCM ja ADPCM

Radioamatöörikurssi 2018

TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

Digitaalinen signaalinkäsittely Johdanto, näytteistys

3. kierros. 1. Lähipäivä

Agenda. Johdanto Säätäjiä. Mittaaminen. P-, I-,D-, PI-, PD-, ja PID-säätäjä Säätäjän valinta ja virittäminen

T Digitaalinen signaalinkäsittely ja suodatus

Sähköstatiikka ja magnetismi Kondensaattorit ja kapasitanssi

Radioastronomian käsitteitä

TL5503 DSK, laboraatiot (1.5 op) Audiosignaalit (ver 1.0) Jyrki Laitinen

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Digitaalinen audio & video I

AV-asennus- kaapelit ja -välijohdot.

PAVIRO Kuulutus- ja äänievakuointijärjestelmä ammattilaistason äänenlaadulla Joustavuutta alusta alkaen PAVIRO 1

Digitaalitekniikan matematiikka Luku 1 Sivu 1 (19) Johdatus digitaalitekniikkaan

S Signaalit ja järjestelmät

Transkriptio:

Flash AD-muunnin Koostuu vastusverkosta ja komparaattoreista. Komparaattorit vertailevat vastuksien jännitteitä referenssiin. Tilanteesta riippuen kompraattori antaa ykkösen tai nollan ja näistä kootaan haluttu digitaalinen signaali. Ominaisuudet +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen -tarvitaan monta komparaattoria; n-bittiseen muunnokseen (2^n -1) kpl -käytännössä maksimiresoluutio 8 bittiä

Kaksoisintegroiva AD C:n varaus alussa nolla. Invertoitua tulosignaalia integroidaan vakioaika T1. Saadaan Vpeak, joka on verrannollinen Vin:iin. Vpeak= Vin*T1/(R*C) Seuraavaksi kytkintä käännetäään ja lähtöä integroidaan 0-tasolle asti vakiovirralla. Saadaan T2, joka on verrrannollinen Vpeak:iin eli Vin:iin. Logiikka muodostaa T2:sta halutun digitaalisen signaalin. Ominaisuudet +tarkka +yksinkertainen +resoluutio esim. 20 bittiä -hidas ja purkausaika ei vakio

Successive approximation A/D muunnin -Haarukoi oikean jännitetason binäärihaulla -Muunnoksen kesto N-kellojaksoa -Käytetään matalampien näytteeonottotaajuksien sovelluksissa, eli ei niin nopea eikä korkeaa resoluutiota, mutta vie huomattavasti vähemmän pinta-alaa. -Lohkokaavio: SAR: Successive approximation lohko ja rekisteri. DAC: D/A-muunninlohko Figure 1. Successive approximation A/D muunnin

Liukuhihna A/D muunnin -Tulosignaali muunnetaan matalalla resoluutiolla -Kvantisointivirhe vahvistetaan ja syötetään seuraavalle asteelle, jonka jälkeen tulokset yhdistetään -Suostituin muunnin korkeilla näytteenottotaajuuksilla, muutamasta miljoonasta näytteestä per sekunti aina yli sataan miljoonaan näytteeseen per sekunti -Vie paljon pinta-alaa, pieni virrankulutus -Resoluutio vaihtelee korkeilla taajuuksilla 8 bitistä matalampien taajuksien 16 bittiin saakka. Figure 2. 12-bittinen pipelinen muunnin

Sigma-delta-muunnin Sigma-deltamuunnin (tai delta-sigma) eroaa muista AD/DA-muunnintyypeistä selkeästi. Sen olennaisena osana on aina sigma-deltamodulaatio, joka on tapa muuntaa korkearesoluutioinen analoginen signaali digitaaliseksi signaaliksi tai päinvastoin. Modulaattorissa erityistä on sen takaisinkytkentä. Lisäksi tarvitaan alipäästösuodatin. Lohkojen tyyppi (digitaalinen tai analoginen) riippuu halutusta muunnoksen suunnasta. Modulaattorissa käytetään takaisinkytkentää, joka avulla tarkkaillaan tulon ja lähdön eroa (delta) ja näin parannetaan muunnoksen toimivuutta. Takaisinkytkennän täytyy toki olla myös muunnin, joka muuntaa lähdön signaalin takaisin samantyyppiseksi tulosignaalin kanssa. Tähän tarvitaan yksinkertaisimmillaan kaksi referenssijännitettä ja kytkin. Komparaattori (varsinainen muunnin) tulkitsee sisääntulonsa ja päättää onko siihen liittyvän bitin arvo 1 vai 0. Tarvitaan siis vain 1-bittinen muunnin. Modulaattorissa käytettävän kellon taajuus, joka siis on näytteistystaajuus, on yleensä suuri, sillä tällöin tulon signaalista saadaan tarkempi arvio lähtöön. Sigma-deltamuuntimessa käytetään siis selvää ylinäytteistystä, jolla kohina saadaan pienemmäksi. Kuva 1 Analoginen sigma-deltamodulaattori Kuva 2 Digitaalinen sigma-deltamodulaattori Piirin integraattorin tehtävä on muotoilla kohinajakauma sellaiseksi, että halutulla kaistalla kohinan määrä olisi vieläkin pienempi. Kohinatiheys on selvästi suurempi korkeilla taajuuksilla, jotka alipäästösuodatin taas suodattaa pois. Näin saadaan selkeästi parempi resoluutio ja SNR.

Kuva 3 Integraattorin vaikutus kohinajakaumaan Kuvassa 4 Latchin kohdalla oleva signaali on modulaattorin ulostulo. Tätä ja muitakin signaaleja tutkimalla huomataan, että informaatio on koodattu pulssitiheyteen. Kuva 4 Modulaattorien osien signaaleja Kellon taajuutta ei kuitenkaan voi ja kannata kasvattaa älyttömiin lukemiin kohinan vähentämiseksi. Sigma-deltamuuntimella kohinaa voidaan vähentää myös modulaattorin astetta kasvattamalla. Tämä käytännössä tarkoittaa, että esimerkiksi toinen aste saadaan lisäämällä analogiseen modulaattoriin toinen integraattori, jota ennen on vastaava takaisinkytkentä.

Kuva 5 Toisen asteen analoginen sigma-deltamodulaattori Korkeamman asteen modulaattoreilla integraattoreita ei voida välttämättä enää lisätä systeemin tullessa epästabiiliksi. Sen sijaan käytetään alipäästösuodattimia. Esimerkiksi audiosovelluksissa tarvitaan jopa viidennen asteen modulaattori, jotta vaadittu tarkkuus saavutetaan. Sigma-deltamuunnin on erittäin käytetty audiosovelluksissa. Äänenkäsittely äänikorttien ja CD-levyjen kanssa hoidetaankin useimmiten juuri sillä. Muita käyttökohteita ovat mm. viestintälaitteet, teollisuusvaa at ja tarkkuusmittauslaitteet. Sigma-delta tarjoaa korkean resoluution ja halvat tuotantokustannukset. Tulosignaalin kvantisoinnissa tapahtuva virhe saadaan takaisinkytkennän ansiosta lähelle nollaa. Sigma-deltamuuntimen käyttö on selvästi lisääntynyt viime aikoina vaikka yhä ymmärrys sen toiminnasta ei ole kovin yleistä.

Yhteenveto Hyvää Huonoa Flash Suuri kaistanleveys Matala resoluutio Suuri tehonkulutus Kaksoisintegroiva Tarkka Hidas Häiriönsietokyky Resoluutio Successive approximation Pieni koko Yksinkertainen rakenne Hidas Matala resoluutio Liukuhihna Nopea Laaja resoluutioalue käytettävissä Suuri koko Viive Δ Σ Häiriönsietokyky Korkea resoluutio Edullinen Hidas Suppea kaista Flash AD-muunnin soveltuu korkean näytteenottotaajuuden ansiosta parhaiten korkeataajuisille sovelluksille, kuten tutkille ja optisille tietoliikennejärjestelmille. Kaksoisintegroiva AD-muunnin soveltuu tarkkuutensa ansiosta hyvin esimerkiksi digitaaliseen jännitemittariin. Successive approximation AD-muunnin soveltuu matalan tehonkulutuksen ansiosta kannettaviin sovelluksiin, kuten mittalaitteisiin ja matkapuhelimiin. Liukuhihna AD-muunnin soveltuu useisiin kohteisiin. Erityisesti sitä käytetään digitaalisissa tietoliikennejärjestelmissä. Δ Σ-muunnin on suosittu audiosovelluksissa. Sitä suositaan myös muissa sovelluksissa lähinnä se edullisten valmistuskustannusten takia.