Nové poznámky k předmětu ZEO.
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/DAC_prevodnik.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 151 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/LC_oscilace.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 108 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/dolni_propust.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/dolni_propust_2.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 37 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/horni_propust.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 35 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/idealni_filtry.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 69 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/pasmova_propust.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 32 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/pasmova_zadrz.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 58 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/prevodnik_vahy.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 252 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/prevodnik_zebrik.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 124 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/rc_oscilator.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 55 KiB |
BIN
VO1P/2. semestr - LO/ZEO/.assets/urovnova_pasma.png
Normal file
After Width: | Height: | Size: 334 KiB |
|
@ -159,9 +159,88 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
|
|||
- krok kvantování (citlivost) - vzdálenost dvou úrovní
|
||||
- chyba kvantování - obvykle polovina kroku
|
||||
- rychlost převodu (počet převodů za sekundu)
|
||||
- přesnost - má více slože
|
||||
- přesnost - má více složek
|
||||
- stabilita - stálost vlastností při změnách okolí (teplota, vlhkost, ale i stárnutí)
|
||||
|
||||
# D/A převodníky
|
||||
- Převádí číslicově vyjádřenou hodnotu na průběh analogové veličiny
|
||||
- Rekonstrukce analogových signálů (průběhů) z digitálních signálů (dat)
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/dac_prevodnik.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Rozdělení převodníků
|
||||
- převodníky **paralelní**
|
||||
- **data se provádějí současně**
|
||||
- krátká doba převodu, nezávislá na počtu bitů
|
||||
- menší přesnost
|
||||
- obvykle omezeno na malý počet bitů
|
||||
- převodníky **postupné**
|
||||
- **data se provádějí postupně**
|
||||
- podstatně delší doba převodu, závislá na počtu bitů
|
||||
- přesnější výsledky
|
||||
- větší počet bitů, ale za delší čas
|
||||
|
||||
## Převodník s váhovou rezistorovou sítí
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/prevodnik_vahy.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Převodník s žebříčkovou sítí
|
||||
- Podobně jako v předchozím případě by se to dalo rozšířit na n bitů.
|
||||
- menší strmost převodníku (menší změna v krocích)
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/prevodnik_zebrik.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Paralelní převodníky
|
||||
- převodníky s váhovými sítěmi
|
||||
- výhody:
|
||||
- jednoduchost
|
||||
- vysoká rychlost převodu
|
||||
- nevýhody:
|
||||
- velký počet odporů
|
||||
- velký rozsah odporů
|
||||
- malá přesnost
|
||||
- převodníky se sítěmi R-2R
|
||||
- s proudovými zdroji
|
||||
- výhody:
|
||||
- jednoduchost
|
||||
- vysoká rychlost převodu
|
||||
- nízký počet odporů
|
||||
- malý rozsah odporů
|
||||
- nevýhody:
|
||||
- větší počet zdrojů proudu
|
||||
- malá přesnost
|
||||
- s napětovými zdroji
|
||||
- výhody:
|
||||
- jednoduchost
|
||||
- vysoká rychlost převodu
|
||||
- nízký počet odporů
|
||||
- malý rozsah odporů
|
||||
- nízký počet napěťových zdrojů
|
||||
- nevýhody:
|
||||
- ovlivňování jednotlivých bitů
|
||||
- malá přenost
|
||||
|
||||
- celkově převodníky s odporovými sítěmi:
|
||||
- vysoká rychlost převodu
|
||||
- malá přenost => vhodné pro rychlé převodníky s malým počtem bitů s nízkými nároky na přenost
|
||||
|
||||
## PWM převodník
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/PWM.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Vlastnosti D/A převodníků
|
||||
- Rozlišovací schopnost – kvantizační krok
|
||||
- Výstupní rozsah převodníku – minimální a maximální hodnota (většinou souměrné např +- 10V)
|
||||
- Maximální rychlost převodu – převrácená hodnota doby převodu
|
||||
- Přesnost převodu
|
||||
|
||||
## Chyby D/A převodníků
|
||||
- a - reálná charakteristika
|
||||
- b - vliv napěťového posuvu
|
||||
- c - chyba rozsahu - změna zisku
|
||||
- d - nelinearita převodníku
|
||||
- celková přenost převodníku je podstatně závislá na stabilitě zdroje referenčního napětí
|
||||
|
||||
# Filtrování signálu
|
||||
- způsob zpracování signálu
|
||||
- některé složky signálu jsou potlačeny (v případě ideálního filtru zcela odstraněny)
|
||||
|
@ -187,15 +266,89 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
|
|||
- **řád filtru** - zpoždění a složitost filtru (velmi zjednodušeně)
|
||||
|
||||
## Ideální filtry
|
||||
- obrázáky
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/idealni_filtry.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
### Dolní propust
|
||||
- Dolní propust propustí nízké kmitočty
|
||||
- Nízké kmitočty projdou bez útlumu, přenos je 1
|
||||
- Při nízkých kmitočtech se kondenzátor neuplatňuje => signál bez fázového posunu
|
||||
- Při vysokých kmitočtech se napětí na kondenzátoru zpožďuje za proudem
|
||||
- Mezní kmitočet je $f_m = \frac{1}{2*\pi*R*C}$
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/dolni_propust.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
- zadrží vysoké kmitočty
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/dolni_propust_2.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
### Horní propust
|
||||
- Horní propust propustí vysoké kmitočty (plné napětí) a zadrží nízké kmitočty – je z nich nula
|
||||
- Vysoké kmitočty projdou bez útlumu, přenos je 1
|
||||
- Mezní kmitočet je $f_m = \frac{1}{2*\pi*R*C}$
|
||||
- Při vysokých kmitočtech kondenzátor představuje zkrat. Signál se přes něj ze vstupu dostane na výstup bez fázového posunu
|
||||
- Při nízkých kmitočtech proud kondenzátoru (tj. i rezistoru) předbíhá napětí $U_1$ Proto i $U_2$ = $U_R$ předbíhá $U_1$
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/horni_propust.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
### Užití
|
||||
- **Dolní propust**
|
||||
- potlačení vzorkovacího kmitočtu na výstupech DA převodníků
|
||||
- potlačení spínacího kmitočtu na výstupech zesilovačů třídy D
|
||||
- filtrace zvlnění v napájecích zdrojích
|
||||
|
||||
- **Horní propust**
|
||||
- vazební kondenzátory v nf zesilovačích: oddělení odlišných
|
||||
- stejnosměrných úrovní
|
||||
- zvýšení ostrosti při zpracování obrazu
|
||||
|
||||
- **Dolní i horní propust**
|
||||
- regulace hloubek a výšek v nf zesilovačích
|
||||
- oddělení telefonního a počítačového signálu u ADSL modemů
|
||||
- výhybky pro oddělení hloubek a výšek v reproduktorových soustavách
|
||||
|
||||
### Nežádoucí účinky
|
||||
- Všudypřítomné neodstranitelné parazitní kapacity
|
||||
- vytvářejí dolní propusti, které např. zpomalují naše počítače
|
||||
- vytvářejí horní propusti, které např. rozkmitávají naše zesilovače
|
||||
|
||||
### Shrnutí
|
||||
- **Dolní propust**
|
||||
- propouští nízké kmitočty
|
||||
- výstupní napětí je zpožděné za vstupním
|
||||
- z obdélníkového průběhu propustí vodorovné úseky
|
||||
- zpomaluje počítače
|
||||
- **Horní propust**
|
||||
- propouští vysoké kmitočty
|
||||
- výstupní napětí předbíhá vstupní
|
||||
- z obdélníkového průběhu propustí svislé hrany
|
||||
- rozkmitává zesilovače
|
||||
- **Užití**
|
||||
- oddělení signálů odlišných kmitočtů
|
||||
- potlačení nežádoucích signálů
|
||||
|
||||
### Pásmová propust
|
||||
- band pass
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/pasmova_propust.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
### Pásová zádrž
|
||||
- Band stop
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/pasmova_zadrz.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Analogové filtry
|
||||
- výhody:
|
||||
- Velký frekvenční rozsah
|
||||
- Jednoduchá realizovatelnost
|
||||
- Cena
|
||||
- nevýhody:
|
||||
- Menší frek. rozsah v realizaci
|
||||
- Citlivost na šum
|
||||
- Nepřesnost
|
||||
- Nelinearita
|
||||
- Špatná dynamika
|
||||
- Špatná opakovatelnost ve výrobě
|
||||
### Pasivní
|
||||
- nejjednodušší
|
||||
- serio-paralelnní zapojení RLC
|
||||
|
@ -239,4 +392,116 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
|
|||
- obecně nižšího řádu ne FIR
|
||||
- stejné vlastnosti, ale rychlejší
|
||||
- větší strmost přechodu
|
||||
- nelineární fáze
|
||||
- nelineární fáze
|
||||
|
||||
# Taktovací signál a jeho zdroje
|
||||
## Hodinový signál
|
||||
- Obvykle elektrický signál jehož změna způsobuje změnu stavu sekvenčního obvodu
|
||||
- CLK
|
||||
- Synchronizace obvodů
|
||||
- Většinou obdélníkový signál 1:1
|
||||
- Typicky synchronizace na náběžnou nebo sestupnou hranu (případně i a obě – dvojitá rychlost)
|
||||
|
||||
## Úrovňová pásma logického signálu
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/urovnova_pasma.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## Vlastnosti
|
||||
- Střída (1:1)
|
||||
- Amplituda
|
||||
- Strmost hran
|
||||
- Počet fází (dnes většinou 1)
|
||||
- Stabilita
|
||||
|
||||
## Chyby hodinových signálů
|
||||
- jitter
|
||||
- drift
|
||||
|
||||
## Oscilátory;
|
||||
- Mechanické
|
||||
- Kyvadlo
|
||||
- Struna
|
||||
- Pružina
|
||||
- Elektrické
|
||||
- RC, LC, Krystalové
|
||||
- Multi-vibrátory z klopných obvodů
|
||||
|
||||
### Rozdělení elektrických oscilátorů
|
||||
- Podle:
|
||||
- průběhu výstupního signálu
|
||||
- velikosti výstupní frekvence
|
||||
- způsobu vzniku oscilací
|
||||
- typu zpětnovazebního členu
|
||||
|
||||
## Průběh signálu
|
||||
- Sinusové
|
||||
- Obdélníkové
|
||||
- Generátory funkcí
|
||||
- Pila
|
||||
- Trojúhelník
|
||||
- A další
|
||||
|
||||
## Velikost frekvence
|
||||
- Nízkofrekvenční (do 1 MHz)
|
||||
- Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz)
|
||||
- Generátory cm vln (až desítky GHz)
|
||||
|
||||
## Způsob vzniku oscilací
|
||||
- Zpětnovazební (spojení zesilovače + obvodu kladné zpětné vazby)
|
||||
- Parametrické (využívá se negativní diferenciální odpor součástek)
|
||||
- Astabilní (volně kmitající) klopné obvody - multivibrátory
|
||||
|
||||
## Zpětná vazba
|
||||
- RC oscilátory
|
||||
- LC oscilátory (Colpitts, Hartley, Clapp)
|
||||
- Krystalové oscilátory
|
||||
|
||||
## LC oscilace
|
||||
<img src="./.assets/LC_oscilace.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
## LC oscilátor
|
||||
- Samotné oscilace na výše popsaném principu
|
||||
- Obsahují dále zesilovací člen a zpětnou vazbu
|
||||
- Tím získáme netlumené kmity
|
||||
- Velmi málo zkreslený průběh výstupu
|
||||
- Vhodné pro vyšší frekvence
|
||||
- Colpittův oscilátor
|
||||
|
||||
## RC oscilátory
|
||||
- Konstrukčně nejjednodušší
|
||||
- Oscilace vzniká na základě zpětné vazby
|
||||
- Nutno udržet fázový posun mezi zesilovačem a zpětnovazebním obvodem na 0
|
||||
- Zesílení nutno udržet co nejblíže 1
|
||||
|
||||
<img src="./.assets/RC_oscilator.png" width="25%" height="25%" />
|
||||
|
||||
- Malá stabilita
|
||||
- Špatně se přelaďují
|
||||
- Konstrukčně jednoduché
|
||||
- Jen odpory a kondenzátory
|
||||
- Nejsou potřeba konstrukčně náročné cívky
|
||||
- Mnohdy jediné řešení pro nízké kmitočty
|
||||
- Použití právě pro nízké kmitočty
|
||||
|
||||
## Krystalové oscilátory
|
||||
- Krystal
|
||||
- křemíková destička mezi dvěma elektrodami
|
||||
- Pokud přivedeme střídavé napětí na destičky krystal začne mechanicky kmitat
|
||||
- Kmitání závisí na rozměrech
|
||||
- Krystal „nahradí“ LC člen
|
||||
- Velmi přesné
|
||||
- Použití v měřících přístrojích, hodinách
|
||||
- Od desítek kHz po stovky MHz
|
||||
- O něco dražší
|
||||
- Trochu složitější konstrukce
|
||||
|
||||
## Multivibrátory
|
||||
- Astabilní klopné obvody
|
||||
- Nemají stabilní stav a kmitají mezi dvěma různými
|
||||
- Lze je sestavit z tranzistorů nebo z hradel
|
||||
- Jednoduché
|
||||
- Malá stabilita frekvence
|
||||
- Možnost mít dvě různé frekcence z jednoho obvodu
|
||||
- Rozsah frekvence
|
||||
- Od zlomků Hz
|
||||
- Po maximální frekvenci tranzistoru
|