Subiecte teorie SAM

Subiecte teorie SAMSubiectele notate cu semnul ? la inceput nu stiu cat de corecte sunt.1.Ce este frecvena Nyquist?Frecvena Nyquist este dublul frecvenei maxime din spectrul semnalului analogic care se eantioneaz.fnq=2fe2. Dac o plac de achiziie are un convertor A/D ce poate converti tensiuni ntre -5V i +5V i un amplificator programabil cu urmtoarele trepte de amplificare 0.1, 1, 2, 5, 10, 20, 50 i 100, care sunt gamele de msurare ale plcii de achiziie?

Gama de mas = 5V/ A

5V / 0.1 = 50V

5V / 1 = 5V

5V / 2 = 2.5V

5V / 5 = 1V

5V / 10 = 0.5V

5V / 20 = 0.25V

5V / 50 = 0.1V

5V / 100 = 0.05V

3. Ce rol are un circuit de eantionare? Care sunt erorile introduse de circuitul de eantionare?

Circuit de eantionare care are rolul de a preleva esantioane din semnal si a memora valoarea lor n vederea realizarii conversiei numerice de catre convertorul analog -numeric,CAN.Erorile care apar la esantionare sunt:

eroarea data de condensator la descarcare;

eroare data de rezistenta de contact a contactului de esantionare;

eroarea rezistentei de intrare;

eroarea de offset a AO.Eroarea cu care se face cuantizarea este de plus-minus jumtatea celei mai mici trepte, care corespunde unui LSB. Deci CAN = 0,5 LSB

Deoarece aceste erori pot aprea aleator, ele se manifest ca un zgomot , denumit zgomot de

cuantizare4. Dac o plac de achiziie are un convertor DA de 12 bii i o tensiune de referin de 5V i poate genera tensiuni bipolare, care este rezoluia cu care se pot genera tensiunile la ieire? Cum se modific rezoluia dac la ieire se introduce un amplificator cu ctig A=2?

(rezolutia este mai buna)5.Care sunt tipurile de conexiuni pentru intrrile analogice? Ce avantaje si dezavantaje au

fiecare? Tipurile de conexiuni pentru intrrile analogice sunt:

intrare diferenial (DIFF Differential input),

intrare asimetric (single-ended) cu referin (RSE Referenced Single-Ended input)

intrare asimetric fr referin (NRSE NonReferenced Single-Ended input).Configuraia diferenial este preferabil pentru c rejecteaz att erorile de mod comun ct i zgomotele, dar configuraiile asimetrice permit folosirea unui numr dublu de canale de intrare i sunt acceptabile atunci amplitudinea erorilor este mai mic dect precizia cerut.

?6.Dac se genereaz cu triggerare un tren de 10 impulsuri cu ajutorul unui numrtor cu ntrzierea 13.33us i lungimea pulsului de 36.67us, ct trebuie s fie frecvena minim a impulsurilor de trigger astfel nct s se obin cte un tren la fiecare front negativ?

Timpuls =13,33 s +36,6750 s =50sTtr=55 s ftr=1/Ttr= 1/50 s =20kHz

7.Dac un convertor A/D are o rezoluie de 8 bii, i o tensiune de referin de 5V, ct este valoarea unui LSB? Care este eroarea cu care genereaz valoarea de 3V?**u = 1LSB

.

U=3V

U0=N*1LSB = 153*0.0195V = 2.9385V

N = U/1LSB = 3V/0.0195V= 153.8 = 153 (se ia nr intreg)8.Ce rol are filtrul antialias? Are rolul de a limita spectrul de frecvene al semnalului de intrare astfel nct nici o component a spectrului s nu depeasc jumtate din frecvena de eantionare. Acestea sunt filtre analogice, pasive sau active.

9.Ce este zgomotul de cuantizare? Care este valoarea maxim a zgomotului de cuantizare pentru un convertor de 8 bii i tensiune de referin 2.5V?

In urma eantionrii cu frecvena f0, se obine un ir de numere care vor trebui convertite n cod numeric pentru a putea fi memorate i prelucrate de ctre calculator. CAN mparte valoarea maxim a semnalului de intrare, Umax (sau valoarea tensiunii de referin a convertorului) n 2n intervale, unde n este numrul de bii ai convertorului. Fiecare eantion se gsete n unul din aceste intervale, iar valoarea lui este trunchiat la valoarea pragului imediat inferior oferit de convertor. Eroarea cu care se face cuantizarea este de plus-minus jumtatea celei mai mici trepte, care corespunde unui LSB. Deci: CAN = 0,5 LSB=(2.5/28)*0,5=0.0048VDeoarece aceste erori pot aprea aleator, ele se manifest ca un zgomot , denumit zgomot de cuantizare.?10.Care este durata maxim de timp n minute, secunde, zecimi pe care o poate contoriza un numrtor de 24 de bii fr depire dac primete impulsuri de la o baz de timp de 20MHz?

D = 224 * T= 16777216 * 0.05*10-6 = 0.8s11.Prin ce mecanisme se face transferul datelor rezultate n urma conversiei A/D ctre memoria calculatorului? Descriei mecanismele.

Dup realizarea conversiei, care reprezint ultima operaie din lanul de achiziie analogic, eantioanele sunt depuse pe magistrala de date a calculatorului sub forma codului numeric.

In funcie de tipul cartelei i de aplicaie, transferul datelor de pe magistral n memoria

calculatorului se face:

prin ntreruperea activitii procesorului i implicarea acestuia n preluarea i prelucrarea imediat a datelor:

prin cerere de intrerupere in care datele vor prelucrate in functie de prioritatea cererii de intrerupere; transmisia n memoria volatil prin protocolul DMA (Direct Memory Access), caz n care procesorul nu este implicat n nici un fel, iar datele vor fi prelucrate mai trziu.

12.Dac se genereaz un numrtor impulsuri cu ntrzierea de 10ms i durata de 75ms folosind un semnal de trigger cu frecvena de 150Hz, care este frecvena impulsurilor de la ieire?

Ttr=1/ftr = 6,66msTimpuls =10ms+75ms=85msNr impulsuri = 85/6,66=12,8713Timpulsuri=13*6,66=86,58msFi = 1/Ti = 1/86.58ms = 11.55Hz

13.n cte moduri se poate realiza achiziia pe mai multe canale? Care mod permite cea mai mare rat de eantionare? Care mod permite cel mai redus cost?

esant. continua cu multiplexor analogic - canalele sunt baleiate n mod continuu, ntr-o ordine prestabilit, la intervale de timp egale iar datele sunt preluate succesiv.- cel mai redus cost; ;

esant.simultana - canalele sunt eantionate simultan, sau la intervale de timp nesemnificative, de ordinul ns - cea mai mare rata de esantionare ;cel mai redus cost;

esant.cu interval - canalele sunt eantionate la mici intervale, de ordinal microsecundelor, dup care se ateapt o nou sesiune de eantionare.

14.Care sunt posibilitile de intrare-ieire ale unei plci de achiziie multifuncionale?

Tipuri de marimi de intrae : tensiune curent

rezistenta

capacitate semnal numeric

Tipuri de marimi de iesire tensiune curent

semnal numeric

15.Care este rolul memoriei FIFO la achziia semnalelor analogice? Dar la generare? Cum se genereaz un semnal continuu utiliznd memoria FIFO?**Deoarece transferul datelor n interiorul calculatorului necesit un anumit timp, e posibil ca achiziia s se realizeze mai repede, iar datele s se aglomereze la intrarea n calculator, ducnd la pierderea unora din ele. De aceea cartela este prevzut cu o memorie tampon de tip FIFO (First Input First Output) n care informaia se acumuleaz temporar pn cnd magistrala de date se elibereaz. Capacitatea acestei memorii este cu att mai mare cu ct cartela este de vitez mai mare.Generarea semnalelor analogice se face ntructva n mod invers achiziiei. Codurile numerice ale eantioanelor sunt generate de ctre calculator potrivit tipului de semnal care se dorete. Acestea sunt depuse ntr-un buffer de memorie de unde sunt preluate periodic, cu o anumit frecven, i aplicate unor convertoare numeric analogice (DAC). De regul, o CAD prezint dou canale de ieire analogic echipate fiecare cu cte un DAC, astfel nct generrile pe fiecare canal se realizeaz independent i simultan.

Frecvena cu care se transmit datele ctre DACuri se numete rat de actualizare. Deoarece e posibil ca uneori, pe timpul generrii, procesorul s fie ocupat i cu alte activiti (de ex. gestionarea unei imprimante) i s nu poat calcula eantioanele cu ritmul n care acestea sunt actualizate la ieire, se prevede i aici o memorie FIFO n care datele sunt pstrate ntre etapa de elaborare a lor i cea de conversie N/A.

16.Enumerai cteva tipuri de convertoare A/D.**Exist 4 tipuri de CAN mai utilizate n aplicaii industriale i de laborator: cu aproximaii succesive;

flash/paralel;

integratoare;

cu ramp (cu numrare): rampa simpla, rampa dubla, rampa multipla.

17.Dac un convertor AD cu aproximaii succesive are frecvena de tact de 2.5us, tiind c acesta are o rezoluie de 12 bii care este timpul de conversie? Care este frecvena maxim a unui semnal ce poate fi achiziionat n limitele teoremei lui Shannon?

a) tconv = 2,5s*12=30s ) tconv = Ttact =2,5sb) f tact =1/Ttact = 1 / 2,5 s = 400 kHz

fmax = 0,5* f tact =0,5*400 kHz = 200 kHz18.Dac se genereaz cu un numrtor un tren de 5 impulsuri cu ntrzierea de 66.33ms i Durata de 33.67ms folosind un semnal de trigger cu frecvena de 5Hz, care este frecvena impulsurilor de la ieire?

Deorece nu avem impusuri la iesire frcventa este 0

19.Enumerai tipurile de cartele i sisteme de achiziie de date existente.1)de achizitii de semnale analogice si transmiterea acestora memoriei calc;

2) de achizitii si de generare de semnale analogice;

3)achizitie si generare de semnale numerice;

4)cu functii de masurare.

5)multifunctionale

20.Care este frecvena maxim a unui semnal ce poate fi generat cu 64 de eantioane/s de ctre o cartel de achiziie cu frecvena de actualizare maxim de 100kS/s?

T=1s

T =NT0..T0=T/N= 1/64(s)

f0=1/T0=1/(1/64)=64Hz

fmax= 0,5*fo=0,5*64=32Hzfmax=1/Tmax21.Care este rezoluia cu care se achiziioneaz un semnal unipolar cu amplitudine de 2.5V i component continu de 2.5V dac avei la dispoziie o cartel de achiziie de date cu gamele 0-10V i 10V?a) U=10V

Rez =1LSB= U/2n = 10V/2n Cea mai mica valoare citita= Ucont = 0*10V/2n +2.5V=2.5V-la acest semnalb) U=10V=20V

Rez=1LSB= U/2n = 20V/2n Cea mai mica valoare citita= = 0LSB + Ucont = 0*20V/2n +2.5V=2.5V- la acest semnal22.Ce este zgomotul de cuantizare i ce valoare are n cele 2 cazuri de la ntrebarea precedent?

a) U=10V

1LSB= U/2n = 10V/2n CAN = 0,5 LSB=0,5 *10V/2nb) U=10V=20V

1LSB= U/2n = 20V/2n CAN = 0,5 LSB=0,5 *20V/2n23.n ce mrimi electrice convertete un traductor mrimea de intrare? Ce mrimi accepta la intrare cartela de achiziie de date?Marimi in catre converteste un traductor:

Tensiune cc si ca

Curent cc Frecventa

Marimi numerice

Rezistenta

Capacitate

Marimi de intrare in cartela;

Tensiune cc si ca

Curent cc Frecventa

Marimi numerice

Rezistenta

Capacitate

24.Cu un convertor DA de 10 bii unipolar, referin de 5V i timp de conversie de 10us ce semnale pot fi generate (valoare minim, maxim i frecven maxim)? Dar pe ieire bipolar?

a) 1LSB=U/2n =5/210 = 5/1024 =0,00488V

Umax=1LSB*210 = 4,9152V

fmax = 0,5*fconv=0,5*100kHz= 50kHz

b) 1LSB=U/2n =10/210 = 10/1024 =0,0097V

Umax=1LSB*210 = 9,9328Vfmax = 2*1/fconv=2* 100kHz= 50kHz25.Prin ce mecanisme se face transferul datelor rezultate n urma conversiei A/D ctre memoria calculatorului? Descrieti aceste mecanisme.

Dup realizarea conversiei, care reprezint ultima operaie din lanul de achiziie analogic, eantioanele sunt depuse pe magistrala de date a calculatorului sub forma codului numeric.

In funcie de tipul cartelei i de aplicaie, transferul datelor de pe magistral n memoria

calculatorului se face:

prin ntreruperea activitii procesorului i implicarea acestuia n preluarea i prelucrarea imediat a datelor:

prin cerere de intrerupere in care datele vor prelucrate in functie de prioritatea cererii de intrerupere;

transmisia n memoria volatil prin protocolul DMA (Direct Memory Access), caz n care procesorul nu este implicat n nici un fel, iar datele vor fi prelucrate mai trziu.

?26.La intrarea unui convertor AD se aplic un semnal s=3,75+2.5*sin(2**100*t) i este eantionat cu frecvena de 1000Hz sincronizat cu trecerile prin 0. Care sunt codurile furnizate de convertorul AD pe o perioad?

1LSB=Uref/2nUcont=3.75Amplit semnal= 2.5

fs=1000Hz;..Te=1msf=100Hz .T=10msfe= Nf.1/Te=N/T..T= NTe

Nes=T/Te=10ms/1ms=10 esantioane/perioda

fe= Nf

Partea de mai jos nu este avligatoriu sa o scrieti.s= 3.75+2.5 *sin*(2**f*t)

s= 3.75+2.5 *sin*((2*/T)*t)= 3.75+2.5 *sin*((2*/NTe)*t)s(k)= 3,5+2,5*sin*((2*/kTe)*t).k= 0, 1,..N-1Consideram amplitudinea A in volti

1) s(0)=3,75+2.5*sin*((2*/0*Te)*t)s(0)=3,75+2.5*sin*((2*/0*1*10-6)*t)

3.75V+0LSB=3.75V2) s(1)=3,75+2.5*sin*((2*/1*Te)*t)s(1)=3,75+2.5*sin*((2*/1*1*10-6)*t)

3.75V+2.5V*0.25V*LSB3) s(2) =3,75+2.5*sin*((2*/2*Te)*t)

s(2)=3,75+2.5*sin*((2*/2*1*10-6)*t)

3.75V+2.5V* 0.312V*LSB4) s(3) =3,75+2.5*sin*((2*/3*Te)*t)s(3)=3,75+2.5*sin*((2*/3*1*10-6)*t) 3.75V+2.5V *0.312V*LSB5) s(4) =3,75+2.5*sin*((2*/4*Te)*t)s(4)=3,75+2.5*sin*((2*/4*1*10-6)*t) 3.75V+2.5V* 0.25V*LSB=6) s(5) =3,75+2.5*sin*((2*/5*Te)*t)s(5)=3,75+2.5*sin*((2*/5*1*10-6)*t) 3.75V-0LSB=3.75V7) s(6)=3,75+2.5*sin*((2*/6*Te)*t)s(6)=3,75+2.5*sin*((2*/6*1*10-6)*t) 3.75V-2.5V 0,25V*LSB8) s(7)=3,75+2.5*sin*((2*/7*Te)*t)s(7)=3,75+2.5*sin*((2*/7*1*10-6)*t) 3.75V-2.5V* 0,312V*LSB

9) s(8)=3,75+2.5*sin*((2*/8*Te)*t)s(8)=3,75+2.5*sin*((2*/8*1*10-6)*t) 3.75V-2.5V* 0,312V*LSB

10) s(9),=3,75+2.5*sin*((2*/9*Te)*t)s(9)=3,75+2.5*sin*((2*/9*1*10-6)*t) 3.75V-2.5V* 0,25V*LSB

27.Fie un semnal ce conine urmtoarele frecvene: f1 = 30 Hz, f2 = 80 Hz, f3 = 120 hz, eantionat cu f0 = 100 Hz. S se determine frecvena Nyquist i frecvenele semnalelor alias.**2fnq=fs

fal=|f-Nfs|

f1