Upload
tomi-slav
View
126
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 1/65
RA^UNALARA^UNALARA^UNALARA^UNALAIIII
PROCESIPROCESIPROCESIPROCESI
MARIO @AGAR
SVEU^ILI[TE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE IFAKULTET ELEKTROTEHNIKE IFAKULTET ELEKTROTEHNIKE IFAKULTET ELEKTROTEHNIKE IRA^UNARSTVARA^UNARSTVARA^UNARSTVARA^UNARSTVA
(FERFERFERFER)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 2/65
RAČ
UNALA I PROCESI3. Analogno3. Analogno--digitalna pretvorbadigitalna pretvorba
Mario Žagar
Sveučilište u Zagrebu
Fakultet elektrotehnike i računarstva(FER)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 3/65
3(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalno-analogna pretvorba
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 4/654(c) M. Žagar, RASIP - FER
R/2nR pretvornik
Invertirajuće operacijsko zbrajaloTežinu pojedine grane odreuju otpornici(odgovaraju težinama znamenaka u binarnombrojevnom sustavu)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 5/655(c) M. Žagar, RASIP - FER
R/2R D/A pretvornik
Koristi dvije različite vrijednosti otpornika uz
neznatno povećanje njihovog brojaMjenja jedan oblik složenosti drugim
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 6/656(c) M. Žagar, RASIP - FER
Analogno-digitalna pretvorba
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 7/657(c) M. Žagar, RASIP - FER
UVOD A/D pretvarači pretvaraju analognu veličinu (napon) uekvivalentnu digitalnu vrijednost. Ulazni napon uintervalu [0,VREF] pretvara se u digitalnu vrijednost [0,2N-1], gdje je N razlučivost pretvarača.
Osnovni parametri A/D pretvarača su razlučivost (brojbitova) i brzina pretvorbe (broj uzoraka/s – sps ).
Brzina pretvorbe treba biti najmanje dvostruko veća odnajviše frekvencije prisutne u signalu – Niquistov kriterij Prema načinu rada razlikujemo sljedeće vrste
pretvarača: – pretvarači sa sukcesivnom aproksimacijom – integracijski pretvarači – paralelni ( flash ) pretvarači
– cjevovodni (pipeline ) pretvarači – sigma – delta pretvarači
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 8/658(c) M. Žagar, RASIP - FER
Pretvorba A/D
3 karakteristične metode pretvorbe:sukcesivna aproksimacija (eng.
successive approximation)
integracija (eng. integration)neposredna usporedba (eng. direct
comparison)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 9/659(c) M. Žagar, RASIP - FER
uzimanje uzoraka (sampling), uzorkovanje barem dvostruko od najviše frekvencije, uzorkovanje mora biti ~10x brže od prosječne
frekvencije
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 10/65
10(c) M. Žagar, RASIP - FER
Sukcesivna aproksimacija
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 11/65
11(c) M. Žagar, RASIP - FER
2. Integracija Analogna integracija, mjerenje vremena da
se kondenzator nabije od nepoznatognapona, a isprazni od poznatog napona.
Omjer vremena je omjer napona!
Vrlo precizna ali jako spora:
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 12/65
12(c) M. Žagar, RASIP - FER
3. Neposredna usporedba
Najbrža, ali zato 2n -1 komparatora (n je željeni brojbitova na izlazu)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 13/65
13(c) M. Žagar, RASIP - FER
Primjer:
:
$50kompar.50ns4AMD
$25integr.40ms13An.Dev.
$70sa18us10An.Dev.
$10sa40us8Nat.
cijenatipbrzinarezol.tvrtka
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 14/65
14(c) M. Žagar, RASIP - FER
Prijenosna funkcija A/D pretvarača:
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 15/65
15(c) M. Žagar, RASIP - FER
Paralelni (flash) pretvarači
Velika brzina pretvorbe (većaod 1Gsps), mala razlučivost(do 8 bita)
Pretvorba se obavlja u jednom koraku.
Pretvarač sadrži 2N
-1komparatora. Naponsko djelilo sa 2N
otpornika generira referentnenapone s kojima seusporeuje ulazni napon
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 16/65
16(c) M. Žagar, RASIP - FER
Cjevovodni (pipelined) pretvarači Kompromis izmeu brzine pretvorbe (~200MSps),
razlučivosti (8-16 bita) i složenosti izvedbe. Nakon završetka pretvorbe na odreenom stupnju ostatak
uzorka signala se prenosi dalje a taj stupanj je slobodanza sljedeći uzorak
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 17/65
17(c) M. Žagar, RASIP - FER
Kašnjenje (latency ) kod cjevovodnih
pretvarača:
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 18/65
18(c) M. Žagar, RASIP - FER
VREF
3/4 VREF
1/2 VREF
5/8 VREF
11/16 VREF
VDAC
Pretvarači sa sukcesivnom
aproksimacijom Brzina pretvorbe do 5 Msps, razlučivost 8-16 bita.
Pretvorba se obavlja postupkom binarnogpretraživanja.
1 1 1 1X0
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 19/65
19(c) M. Žagar, RASIP - FER
Sigma – delta pretvarači Brzina pretvorbe do 1 Msps (tipično 0,1 Msps),
razlučivost 14-20 bita). Ulazni signal se kompenzira u povratnoj vezi preko
1-bit A/D i D/A pretvarača frekvencijom višestrukovećom od osnovne frekvencije A/D pretvarača.Gustoća logičkih jedinica u signalu y(n)proporcionalna je vrijednosti ulaznog signala.
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 20/65
20(c) M. Žagar, RASIP - FER
Usporedba A/D pretvarača
Kontinuirana pretvorba jednog analognog signala:
1 Gsps
1 Msps
8 16 24 Razlučivost
Brzina
Paralelni
Cjevovodni
SA
Σ-∆
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 21/65
21(c) M. Žagar, RASIP - FER
• Pretvorba više analognih signala (multipleksiranje):
1 Gsps
1 Msps
8 16 24 Razlučivost
Brzina
Paralelni
Cjevovodni
SA
Σ-∆
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 22/65
22(c) M. Žagar, RASIP - FER
Praktična rješenja - analogni dio
Generiranje referentnog napona: – A/D pretvarači u pravilu imaju ulazni
signal VREF /2 koji odreuje polovinuopsega ulaznog signala A/Dpretvarača
– Prikazana izvedba omogućuje
precizno podešavanje referentnognapona uz temperaturnukompenzaciju.
– Stabilnost referentnog napona uz
kompenzaciju ili kontrolutemperature je bolja od 20 ppm.
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 23/65
23(c) M. Žagar, RASIP - FER
Praktična rješenja - analogni dio Analogno multipleksiranje:
– Omogućuje korištenje jednog A/D pretvarača za pretvorbu višeanalognih signala. Ukupan broj uzoraka koji je moguće pretvoriti u
jedinici vremena dijeli se na više kanala. – Nedostatak je što nije moguće dobiti uzorke svih signala u istom
trenutku. – Primjer - 4067B:
Praktična rješenja - povezivanje s
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 24/65
24(c) M. Žagar, RASIP - FER
Praktična rješenja povezivanje sprocesorom
1. A/D pretvarač ugraen u mikrokontroler• Prednosti: manji broj komponenti u sustavu, ne troše se
U/I linije mikrokontrolera za komunikaciju s A/D-om
• Nedostaci: razlučivost ograničena na 10 bita, a načinpretvorbe na sukcesivnu aproksimaciju
Primjer - Siemens C167:
Izvor: www.siemens.com
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 25/65
25(c) M. Žagar, RASIP - FER
Praktična rješenja - povezivanje s procesorom
2. A/D pretvarač vezan na sabirnicu mikroprocesora• Prednosti: nema ograničenja na vrstu pretvarača, brzinu irazlučivost.
• Nedostaci: Potrebno je koristiti vanjsku sabirnicu.
• Primjer – ADC0804 (8 bita, 10 ksps). Izvor:www.national.com
Praktična rješenja - povezivanje s
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 26/65
26(c) M. Žagar, RASIP - FER
Praktična rješenja povezivanje sprocesorom
3. A/D pretvarač vezan serijski• Prednosti: potreban mali broj signalnih linija (1-3),pretvarač može biti udaljen od procesora (npr. uz senzor).
• Nedostaci: Ograničena brzina prijenosa podataka.
• Primjer – ADC08031-ADC08038 (sukcesivnaaproksimacija, 1-8 analognih ulaza, 8 bita, 0,1 Msps,sinkrona serijska komunikacija do 1 Mbit/s). Izvor:www.national.com
Primjer: Dallas DS2450
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 27/65
27(c) M. Žagar, RASIP - FER
j – Sukcesivna aproksimacija, 4 analogna
ulaza, programabilna razlučivost 8-16bita (garantirana točnost 8 bita), cca. 1ksps, 1-Wire komunikacija 16.3 kbps iliubrzana do 142 kbps.
– Neiskorištene analogne ulaze moguće jekoristiti kao digitalne izlaze.
– Moguće napajanje preko DATA linije.
• Primjer: Dallas DS18S20 digitalni senzor
temperature– Razlučivost 9 bita (1 bit = 0,5oC), vrijeme pretvorbe
max. 750 ms, 1-Wire komunikacija 16.3 kbps.– Nema A/D pretvorbe – mjerenje se obavlja
usporedbom frekvencija termostabilnog itermoosjetljivog oscilatora.– Mjerenje temperature u opsegu –55 do +125oC.– Moguće napajanje preko DQ linije.
Izvor: www.dalsemi.com
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 28/65
Sveučilište uZagrebu
Fakultet elektrotehnike i računarstva(FER)
RAČUNALA I PROCESI
(A/D i D/A pretvorba)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 29/65
29(c) M. Žagar, RASIP - FER
Paralelni A/D pretvornik
Otpornicima se dijeliVrefKako analogni ulazninapon premašuje
referentni napon nasvakom komparatoru,izlaz iz komparatora će
postupno preći u«visoko » stanje
Encoder
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 30/65
30(c) M. Žagar, RASIP - FER
Analogno-digitalna pretvorba
Najbrži i najjednostavniji pretvornik
Mana je broj potrebnih komparatora. Za n -bitovni pretvornik potrebno 2 n komparatora
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 31/65
31(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalna rampa
Spajanje izlazaslobodnog binarnog
brojila na ulaz D/ApretvornikaUsporedba
analognog izlaza D/Apretvornika s ulaznimsignalomIzlaz komparatoraupotrebljava se zazaustavljanje brojila injegovo resetiranje
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 32/65
32(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalna rampa
Broji od nule na početku svakog ciklusa
Mijenjanje frekvencije ažuriranja neprihvatljivoSporo uzorkovanje analognog signala
A/D pretvornik sa
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 33/65
33(c) M. Žagar, RASIP - FER
A/D pretvornik sa
sukcesivnom aproksimacijomRegistar sasukcesivnomaproksimacijomRegistar motri izlazkomparatoranamještajući izlaznebitove s obzirom nato da li je binarni
zbroj veći ili manjiod analognog ulaza
A/D pretvornik sa
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 34/65
34(c) M. Žagar, RASIP - FER
A/D pretvornik sa
sukcesivnom aproksimacijom
Ažuriranje se dogaa u pravilnim
intervalimaKonvergira analognom signalu u mnogovećim koracima
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 35/65
35(c) M. Žagar, RASIP - FER
Prateći A/D pretvornik
Koristinaprijed/natragbrojiloAnalogni ulaz većiod izlaza D/Apretvornika – brojilobroji unaprijedAnalogni ulaz manjiod izlaza D/Apretvornika – brojilobroji unatrag
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 36/65
36(c) M. Žagar, RASIP - FER
Prateći A/D pretvornik
Mnogo manje vrijeme ažuriranjaBrojilo se nikad ne resetira
Izlaz se mijenja sa svakim taktom signalavremenskog voenja (bit bobble )
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 37/65
37(c) M. Žagar, RASIP - FER
Integrirajući A/D pretvornik
Operacijsko pojačalo – integrator –proizvodnja pilastog valnog oblika
Vrijeme potrebno pilastom naponu dadosegne naponski nivo ulaznog signalamjeri se digitalnim brojilom sa frekvencijskipreciznim pravokutnim signalom
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 38/65
38(c) M. Žagar, RASIP - FER
Integrirajući A/D pretvornik
Ima sve nedostatke digitalne rampe
Calibration drift• Mjera integracije i mjera broila
nezavisne su jedne o drugoj (varijacija
je neizbježna tokom godina)
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 39/65
39(c) M. Žagar, RASIP - FER
Integrirajući A/D pretvornik
Dvo-kosinski pretvornik
• Integrator je voen pozitivnim analognim
ulaznim signalom koji stvara negativnu kosinu
• S odreenim referentnim naponom na ulazu
stvara se pozitivna kosina a vrijeme se mjeriistim brojilom
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 40/65
40(c) M. Žagar, RASIP - FER
Integrirajući A/D pretvornik
Dvo-kosinski pretvornik• Rješenje calibration drifta
• Da se brzina brojača iznenadno poveća, to bismanjilo period u kojem se integrator«zamotava» (rezultira sa manje naponaakumuliranog u integratoru), ali to znači da ćebrojati brže i dok se integrator «odmotava»
• Računa prosječnu vrijednost stvarnogulaznog signala
D l i A/D ik
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 41/65
41(c) M. Žagar, RASIP - FER
Delta sigma ∑ A/D pretvornik
Prvi komparator osjeti
razliku () izmeuizlaza integratora i 0 VIntegrator sumira (∑)
izlaz komparatora sulaznim analognimsignalom
D lt i ∑ A/D t ik
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 42/65
42(c) M. Žagar, RASIP - FER
Delta sigma ∑ A/D pretvornik
Što je ulaz negativniji
povratni sistem moraproizvesti više jedinicada dovede izlaz
integratora na 0 V
Oversampling• Uzimanje više uzoraka istog analognog signala• Izlaz je prosječna vrijednost• Krajnji rezultat je porast broja bitova dobivenih
iz signala
P j f i
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 43/65
43(c) M. Žagar, RASIP - FER
Procjena performansi
Rezolucija
• Broj bitova koji su izlaz iz pretvornika
Brzina (frekvencija uzorkovanja)
• Brzina kojom pretvornik daje novi binarni broj• Nyquistova frekvencija - ½ frekvencije
uzorkovanja
• Aliasing – pretvorba analognog signala čijefrekvencije prelaze Nyquistovu frekvenciju
P j f i
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 44/65
44(c) M. Žagar, RASIP - FER
Procjena performansi
Period izlaznog
signala mnogo duži(sporiji) nego jeperiod ulaznogsignalaOblici ova dva
signala nisu ni slični
P j f i
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 45/65
45(c) M. Žagar, RASIP - FER
Procjena performansi
Step recovery
• Brzina promjene izlaza prema velikoj,iznenadnoj promjeni na ulazu• Prateći pretvornik – spor step recovery
P j f i
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 46/65
46(c) M. Žagar, RASIP - FER
Procjena performansiRezolucija• Integracijski ADC, dvo-kosinski ADC, Tracking
ADC, ADC sa sukcesivnom aproksimacijom,Flash ADC
Brzina
• Flash ADC, Track ADC, ADC sa sukcesivnomaproksimacijom, integrirajući ADC, dvo-kosinski ADC
Step recovery• Flash ADC, ADC sa sukcesivnom
aproksimacijom, integrirajući ADC, dvo-
kosinski ADC, Track ADC
Mikrokontroleri
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 47/65
47(c) M. Žagar, RASIP - FER
Mikrokontroleri
Prvi mikrokontroler:
• tvrtka Intel s oznakom8022 krajemsedamdesetih godina
Danas• Cijena manje od $1.00
• Dizajnira ih se 5bilijuna godišnje
Primjeri mikrokontrolera
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 48/65
48(c) M. Žagar, RASIP - FER
Primjeri mikrokontrolera
ADuC845
Senzori - Otpornički temperaturni detektor
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 49/65
49(c) M. Žagar, RASIP - FER
p p
Otporničkitemperaturni detektor• Mjenjanje otpora u
ovisnost o
temperaturi• –200°C do +850°C• Mjerenje napona na
RRTD – precizanstrujni izvor• Sa A/D
pretvornikom i
referentnimnaponom –precizan otpornikRREF
Senzori
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 50/65
50(c) M. Žagar, RASIP - FER
Senzori
RRTD(t) = R0 [1 + At + Bt2 + C(t-100°C)t 3]za t < 0°C
RRTD(t) = R0 [1 + At + Bt2
]za t ≥ 0°C
Linearizacija funkcija – ovisnost temperature o
otporu• Matematički• Jednolinearna aproksimacija• Višelinearna aproksimacija (potrebne look up-
tablice)
Senzori
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 51/65
51(c) M. Žagar, RASIP - FER
Senzori
Programskorješenje linearizacijeLook-up tablice zalinearizaciju
Senzori
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 52/65
52(c) M. Žagar, RASIP - FER
SenzoriTermopar
• Na spoju dva različita metala - elektormotorni naponovisan o temperaturi spoja
• temperaturni opseg od 500°C, mali je i relativno jeftin• Hladni spoj – T2• Mikrokontrolerom se Vsens i T2 pretvaraju u digitalni
oblik, a potom se temperatura izračunava programski
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 53/65
53(c) M. Žagar, RASIP - FER
Primjena(Digitalni kompas,
automobilska industrija,medicina)
Digitalni kompas
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 54/65
54(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalni kompas
Lord Kelvin, 1856.g.
Magnetorezistivni efekt naferomagnetskom materijalu
Mijenja se otpor za 2-3% kad senalaze u magnetskom polju.Magnetske silnice
• Odreivanje samo dvijekomponente Hx i Hy s tim da sekompas drži horizontalno
Digitalni kompas
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 55/65
55(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalni kompasOkretanje oko osi – vrijednosti
• Smjer (y>0) = 90 - [arcTAN(x/y)]*180
• Smjer (y<0) = 270 -[arcTAN(x/y)]*180• Smjer (y=0, x<0) = 180.0• Smjer (y=0, x>0) = 0.0
Digitalni kompas
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 56/65
56(c) M. Žagar, RASIP - FER
Digitalni kompas
Honeywellov HMC6352,dvo-osni integrirani digitalnikompas• Dva senzora s A/D
pretvornicima i integriranikrug za potrebnaizračunavanja
• 6.5 mm2
• Jeftin
Automobilska industrija
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 57/65
57(c) M. Žagar, RASIP - FER
Automobilska industrija
Poboljšanjeperformansi isigurnostiVeća cijena
Povećanjesloženosti
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 58/65
58(c) M. Žagar, RASIP - FER
Anti-lock braking system (ABS)
Jedan senzor u svakomkotačuIzračunava se brzina vozila
Pomoću brzine se računapomak svakog kotačaPostizanje optimalne moći kočenjaBočna stabilnost i kontrola okretaja
• Senzor kuta upravljanja, senzor stope promjene smjera, bočniakcelerator
Mjerenje tlaka guma
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 59/65
59(c) M. Žagar, RASIP - FER
Mjerenje tlaka guma
Senzor u gumi mjeriunutrašnji tlak zrakaOsjetilni modul• Senzor za tlak
• Signalni procesor• Temperaturni
senzor
• RF odašiljač• Baterija
Mjerenje tlaka guma
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 60/65
60(c) M. Žagar, RASIP - FER
Mjerenje tlaka guma
Senzor radi u četirinačina• Standby• Mjerenje tlaka• Mjerenje
temperature• Čitanje
Načini kodirani krozulazne nožicekontroliranemikrokontrolerom
Senzori za detekciju sudara
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 61/65
61(c) M. Žagar, RASIP - FER
Senzori za detekciju sudara
Senzor pritiska
unutar ploče vrataDetekcija promjenepritiska prilikom
udarcaSenzor integriran umikrokontroler
Očitanje senzorapomoću A/Dpretvornika
Senzor za detekciju sudara
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 62/65
62(c) M. Žagar, RASIP - FER
Senzor za detekciju sudara
Izlaz pretvornika tlaka uvjetovan je
promjenjivim gainom i offsetompojačala na ulazuKontrolira ga program pohranjen umikrokontroleruZa postizanje maksimalne točnosti
odabran A/D pretvornik rezolucije 10bita
Uporaba u medicini
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 63/65
63(c) M. Žagar, RASIP - FER
Uporaba u medicini
Danas medicinska pomagala
prikladna za kućnuuporabu, mala,lagana, jednostavna
za korištenjeSenzori za pretvorburazličitih tipova podražajau električni oblik
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 64/65
64(c) M. Žagar, RASIP - FER
Ureaj za kontrolu inkontinencijeMikroelektroničkimišićni i živčanistimulatorDizajniran za
potkožnu uporabuZooming A/Dpretvornik integriran
u mikrokontroleru
5/13/2018 analogno-digitalna pretvorba - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/analogno-digitalna-pretvorba 65/65
65(c) M. Žagar, RASIP - FER
Ureaj za kontrolu inkontinencijeA/D pretvornik
pojačava ulazni signalprije pretvorbe u 16-bitni kod
Mikrokontrolerompostižu se preciznanamještanja offseta i
gainaOmogućeno mjerenjemalog signala s velikim
offsetom