|
|
|
|
Próbkowanie sygnaów analogowych
|
|
Teoria
Cyfrowe przyrzdy pomiarowe wyposaone w przetworniki analogowo-cyfrowe oprócz kwantowania sygnau analogowego dokonuj te jego próbkowania w dziedzinie czasu. Przydaje si to w sytuacjach czstych zmian wartoci mierzonej i gdy potrzebne jest jej zapamitanie, bd okrelenie charakteru zmian.
Próbkowanie polega na pobieraniu w okrelonych odstpach czasu wartoci próbek z pewnego przebiegu wielkoci cigej x(t) w taki sposób, aby cig próbek umoliwia jak najwierniejsze odtworzenie caego przebiegu funkcji. Podczas próbkowania nastpuje wic dyskretyzacja argumentu tK=kTS (gdzie k - numer próbki), a cig próbek {x(kTS)} jest dyskretn reprezentacj sygnau x(t). Przy analizie procesu próbkowania zakada si próbkowanie o okresie TS, i czstotliwoci próbkowania fS=1/TS. W przypadku naturalnego próbkowania idealnego przyjmuje si punktowe pobieranie informacji o wartoci funkcji, co oznacza e impulsy próbkujce powinny mie nieskoczenie ma szeroko.
Program wiczenia
Okrelenie czstotliwoci granicznej sygnau : Jak wspomniano we wstpie sygna analogowy przed próbkowaniem poddaje si filtracji aby wyeliminowa niepodane wysze czstotliwoci, mogce póniej znieksztaci sygna wyjciowy. W zwizku z tym, e filtry nie maj charakterystyk idealnych, czstotliwo graniczn próbkowania fS naley wybra wiksz ni podwójna czstotliwo graniczna filtru. W wiczeniu do celów pomiarowych wykorzystano generator sygnaów okresowych.
Wpyw czstotliwoci próbkowania na wielko sygnau
Naleao dokona pomiaru znieksztace nieliniowych przesyanego sygnau sinusoidalnego w zalenoci od czstotliwoci próbkowania w ukadzie jak na schemacie :
Zwielokrotnienie informacji w kanale
Ostatni punkt wiczenia prezentowa moliwo wykorzystania jednego toru przesyowego jako wicej ni jednego kanau informacyjnego oraz zjawisko przesuchu midzy kanaami.
Naley zmierzy napicia na wyjciach OUT1 i OUT2.
Wyniki
Lp. |
fsygn. |
fs' |
ffiltrowania |
he |
|
Hz |
kHz |
Hz |
% |
1 |
300 |
0.3 |
- |
80 |
2 |
300 |
1 |
- |
72 |
3 |
300 |
1.5 |
- |
43 |
4 |
300 |
2 |
- |
28 |
5 |
300 |
5 |
- |
5.2 |
6 |
300 |
7 |
- |
2.8 |
7 |
300 |
10 |
- |
1.6 |
8 |
300 |
50 |
- |
1 |
9 |
300 |
90 |
- |
2 |
Lp. |
fsygn |
fpróbkowania |
U1 |
U2 |
|
Hz |
kHz |
mV |
V |
1 |
300 |
0.9 |
11 |
1 |
2 |
300 |
1 |
10.5 |
1 |
3 |
300 |
1.5 |
10 |
1 |
4 |
300 |
2 |
9.5 |
1 |
5 |
300 |
5 |
9 |
1 |
6 |
300 |
7 |
9 |
1 |
7 |
300 |
10 |
9.5 |
1 |
8 |
300 |
50 |
34 |
1 |
9 |
300 |
90 |
57 |
1 |
Obserwowany spadek na filtrach wynosi odpowiednio 3 i 6 dB
Wnioski
Celem wiczenia byo sprawdzenie poprawnoci próbkowania sygnaów analogowych przez przetwornik i pomiar zakóce w funkcji czstotliwoci przy staej czstotliwoci sygnau ustalonej dowiadczalnie na 300Hz, a nastpnie pomiar przesuchu pomidzy kanaami po zwielokrotnieniu iloci sygnaów w kanale.
Jak wida na wykresie (He/f) poziom zakóce spada wraz ze zwikszeniem czstotliwoci próbkowania co sugeruje stwierdzenie, e do prawidowego pomiaru wielkoci wymagana jest dosy dua czstotliwo przetwornika, ale jednoczenie czstotliwo ta nie moe przekracza bariery wydolnoci przetwornika co odbija si niekorzystnie na poziomie zakóce, gdy jak wida z tabeli wykres zaczyna si pi przy przekroczeniu wartoci 50kHz.
Nastpnie mierzone byy napicia na wyjciach 2 kanaów, jakkolwiek wolta pray zwikszaniu czstotliwoci na U1 spada to przy przekroczeniu wartoci czstotliwoci 7kHz wykres zaczyna si pi skokiem cigu geometrycznego w gór, gdy jak zmierzylimy na pocztku, czstotliwo graniczna dla tego filtra wynosia akurat 7kHz dla wartoci 1V na U2.
Nastpnie odtworzylimy na oscyloskopie sinusoidy dwóch sygnaów przesyanych jednoczenie jednym kanaem. Moemy stwierdzi, e taka operacja jest moliwa, ale zarejestrowalimy problemy z utrzymaniem statycznego obrazu na oscyloskopie, a poza tym spada o poow frekwencja przekazywania, próbkowania i wywietlania sygnaów, a co za tym idzie jako pomiarów, co mona atwo wywnioskowa na podstawie zaobserwowanych zmian.
Jakkolwiek bardzo wana jest maksymalna frekwencja dziaania przetwornika próbkujcego, to o wiele waniejsza moim zdaniem jest frekwencja graniczna filtra, dziki czemu pomiary napi wykazay wzrost po przekroczeniu bariery czstotliwoci 7kHz.
Wyszukiwarka