|
Nie obrażaj więc mojej inteligencji poprzez czynione na pokaz zaniżanie własnej.
Sieci sensorowe
Typowy układ pomiarowy • Sensory inteligentne Sensory inteligentne Problemy • Sensory bezprzewodowe, zasilanie, oszczędzanie energii, metody uzupełniania, itp. • Preprocessing (wzmocnienie, filtracja,…) • Przetwarzanie, jak (szybkość, dokładność, rozdzielczość, itp.), kiedy Przetwarzanie A/C Przebieg analogowy vs dyskretny w czasie • Kwantyzacja w czasie • Kwantyzacja wartości • Szum • Szum kwantyzacji Pró bkowanie bkowanie Uk ł ł ady ady pr pró bkuj bkują co ce • czas akwizycji – czas pomiędzy zamknięciem klucza a ustaleniem wartości napięcia wyjściowego równej wartości napięcia wejściowego z zadaną dokładnością (0,2µs – 25ns) • dokładność: 8 – 12 bitów • maksymalna szybkość narastania: (0,5-900 V/µs) • zwis (spadek napięcia na kondensatorze pamiętającym w fazie pamiętania): 1mV/s – 1kV/s pamię taj tają ce Przebieg wejściowy Impulsy próbkujące Dyskretny przebieg wejściowy Dyskretny przebieg wejściowy z pamiętaniem stanów Pr Uk co- pami Kwantyzacja 3q Q(x)=X q 2q 5 x = − 3 q ; x ≤ − q q 2 q Sygnał cyfrowy -5q/2 -3q/2 -q/2 x () 2 m − 1 2 m + 1 Q x = x = mq ; q < x ≤ q Sygnał kwantowany q/2 3q/2 5q/2 q 2 2 -q V 5 q = ref q – kwant – waga napięciowa najmniej znaczącego bitu przetwarzania V ref –napięcie referencyjne (lub zakres pomiarowy: V max -V min ) N- liczba bitów przetwornika x = 3 q ; q < x -2q q 2 2 N -3q Przykład: V ref =1V, N=10, q= 1/1024≈1mV Przypomnienie Q(x)=X q •Wartośćśrednia 5q/2 ∫ ( ) 1 N 7 x = dx xp x x = ∑ = x Wartość stała x = − q ; x ≤ − 3 q N 3q/2 q 2 i 1 q/2 2 m − 1 x () x = x = q ; ( ) − 1 q < x ≤ mq • Wariancja -3q -2q -q q 2q 3q -q/2 q 2 ( ) ( ) 1 ∑ = N ( ) Moc -3q/2 7 σ = ∫ − x x 2 p x dx σ 2 = x − x 2 x = q ; 3 < x e N − 1 i q 2 i 1 -5q/2 • Odchylenie standardowe SD = ∫ ( ) ( ) − x 2 p x Wartość skuteczna Q m q x dx Błąd kwantyzacji η d Analog Q(x)-po kwantyzacji q/2 -3q -2q -q q 2q 3q x Q err (x)-bład kwantyzacji -q/2 x ∞ [ ] () = N i x [ ] () SNR – Signal-to-Noise Ratio – stosunek sygnału do szumu σ = ∫ Q () x − x 2 p x dx σ ∑ ∫ = − i x − x 2 p x dx n n qi 2 1 x 1 P U − ∞ i SNR = signal = signal P U 2 Szum kwantyzacji, wariancja Jaka jest interpretacja wariancji? noise noise Błąd kwantyzacji – c.d. Zakres pomiarowy (ang. Full Scale) równomierny rozkład błędu kwantyzacji P err (x) y 1/Q 1 Q 2 Q 2 Zakres pomiarowy = 2 N ⋅ Q Największa reprezentowana wartość: (2 N -1) ⋅ Q Przykład: N=8, V ref =1V, V max =255/256=0.996V err 2 = ∫ e 2 ⋅ de = Zakres Q 12 − Q / 2 00 01 -Q/2 Q/2 10 11 brak x 2 N Q / 2 Dla przebiegu trójkątnego w pełnym zakresie pomiarowym 1 ∫ u 2 ⋅ du U 2 ∫ f ( t ) ⋅ dt 2 N Q N SNR = Signal = = − 2 Q 2 = 2 2 ⋅ N [ V / V ] U 2 Q / 2 Q 1 noise ∫ u 2 ⋅ du 12 Q − Q / 2 SNR = 10 log( SNR ) = 10 ⋅ log( 2 2 ⋅ N ) = 20 ⋅ N ⋅ log( 2 ) = N ⋅ 6 . 02 [ dB ] dB Uwag na reprezentację liczb: z przesunięciem – najczęstsza reprezentacja liczb w przetwornikach AC i CA 2 N − 1 Q Sinusoida – pełny zakres pomiarowy: wartość skuteczna równa się ( ) 2 2 1 Q N − 3 2 SNR = = 2 2 2 sin Q 2 SNR dB = N ⋅ 6 02 + 1 761 [ dB ] 12 sin / / ⋅ N Parametry statyczne przetworników Parametry statyczne przetworników • Rozdzielczość – stosunek przedziału kwantyzacji Q do pełnego zakresu prze- twornika FS , jest równa odwrotności liczby poziomów kwan- tyzacji, najczęściej określana liczbą bitów N słowa cyfrowego •Błąd skalowania (wzmocnienia ang. gain error) – różnica między przewidywaną i ekstrapolowaną wartością rzeczywistą sygnału analogowego dla pełnego zakresu przetwornika •Dokładność przetwornika (bezwzględna lub względna) – największa różnica między rzeczywistą a przewidywaną wartością sygnału ana- logowego dla danego słowa cyfrowego •Błąd przesunięcia (bezwzględny lub względny) – różnica między rzeczywistą a idealną wartością sy- gnału analogowego dla mini- malnej wartości cyfrowej • Nieliniowość całkowa (ang. Integral Nonlinearity - INL) – największe odchylenie rzeczywistej charakterystyki przetwarzania od linii prostej Parametry statyczne przetworników Parametry dynamiczne przetwornikó w C/A w C/A • Nieliniowość różniczkowa (ang. Differencial Nonlinearity – DNL ) – charakteryzuje lokalne odchylenia charakterystyki od linii prostej A/C • Czas ustalania (konwersji) – czas, po którym sygnał wyjściowy ustali się z dokładnością lepszą niż 0,5LSB dla najgorszego przypadku zmiany liczby wejściowej (0→FS) |DNR | < 1 LSB błąd pominiętych kodów (ang. No- missing codes) dla A/C lub przetwornik monotoniczny dla C/A • Czas przełączania – czas zmiany napięcia wyjściowe- go przetwornika od wartości początkowej do 90% zakresu zmiany napięcia wyjściowego • Maksymalna częstotliwość przetwarzania – maksymalna liczba konwersji na sekundę, częstotliwość graniczna = 1/czas konwersji C/A |DNR | > 1 LSB przyrost liczby wejściowej D powoduje zmniejszanie sygnału wyjściowego (niemonotoniczność) • Szpilki napięcia (ang. glitch) – szpilki związane z przenikaniem przez pojemności pasożytnicze cyfrowych sygnałów przełączających klucze analogowe Parametry statyczne przetwornik Parametry statyczne przetwornik Parametry statyczne przetwornik Parametry dynamiczne przetwornik |
Menu
|