Masurarea marimilor electrice an III Facultatea de Energetica

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Masurarea marimilor electrice 2 x 14 = 28 ore curs; 2 x 14 = 28 ore laborator; curs: luni 12 -14 EC 104 laborator: EB 109 joi 14 -18 & vineri 08 -12 consultatii: luni 14 -17, EB 129. Nota finala (Examinare scrisa probleme!): 0. 5 examen+0. 3 laborator + 0. 2 teme de casa (+ 0. 05 lucrari curs); Titular curs: Prof. dr. ing. Mihaela Albu Laborator: Conf. dr. ing. Viorel Petre; Prof. Mihaela Albu asist. ing. Radu Plamanescu; mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Bibliografie minimala • Note de curs; Platforme laborator • Fisiere (prezentare curs; teme; probleme) accesibile la: http: //www. vlab. pub. ro/courses/MME/microderlab. pub. ro • Golovanov, Carmen, Albu, Mihaela (coord): Probleme actuale de masurare in electroenergetica, Ed. Tehnica 2002 • Seritan, G, Cepisca, C, Masurari electrice si electronice, Ed. Politehnica Press, 2013 • Elmar Schrüfer, Elektrische Meßtechnik, Hanser Verlag, 1992. • Antoniu, M. : Măsurări electrice, vol. 1 -3, Satya, Iaşi, 1999 • International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms, JCGM 200: 2012, disponibil la http: //www. bipm. org/en/publications/guides/vim. html • Gabriele D’Antona, Alessandro Ferrero, Digital Signal Processing for Measurement Systems. Theory and Applications, Springer, 2006 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro 2/35

Masurarea marimilor electrice, Programa cursului: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Introducere: Repere temporale esenţiale în domeniul stiintei masurarii. Unitati de masura. SI. Elemente de metrologie. Incertitudinea de masurare. Breviar matematic. Semnale şi sisteme analogice si numerice. Semnale periodice si concentratori de informatie; Corelatii; Agregare temporala; Transformate Fourier. Caracterizarea mijloacelor de masurare in regim static si in regim dinamic. Aparate analogice de masurare. Principii. Exemple. Convertoare de intrare. Divizorul de tensiune. Suntul. Transformatoare de masurare. Senzori neconventionali in energetica. Circuite de amplificare. Masurarea puterilor si energiilor in sisteme trifazate. Definitii. Principii de masurare directa si indirecta. Metode de masurare de precizie si sisteme de masurare cu urmarire in timp. Punti de masurare. Osciloscopul, Analizoare de semnal. Analizoare de calitate a energiei electrice. Aparate numerice de masurare. Teorema esantionarii. Achizitia de date. Convertoare A/D si D/A. Bus-uri de comunicatie. Masurari sincronizate. Unitati de masurare fazoriala. Sisteme moderne de masurare si monitorizare in energetica. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro 3/56

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale analogice vs. numerice În cazul în care loc o cuantizare a amplitudinii semnalului (în urma unui proces de aproximare, de tipul trunchierii sau al rotunjirii), astfel că mulţimea valorilor acestuia este finită, deşi semnalul este definit la toate momentele de timp, rezultatul va fi un semnal discret în amplitudine Exemplu de semnal continuu în timp şi amplitudine cu variaţie continuă Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro 4

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale analogice vs. numerice Semnale în timp discret sunt definite numai pentru momentele unde A este o mulţime discretă. De obicei, intervalul dintre două momente de timp este constant. Notaţie: Exemplu de semnal discretizat prin eşantionare uniformă Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Semnale analogice & numerice an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Analog Numeric [digital] Functie continua x de variabila continua t (timp, spatiu etc) : x(t). Functie discreta xk de variabila esantionata discret tk, cu k = intreg: xk = x(tk); tk=k. Ts Esantionare uniforma (periodica). Frecventa de esantionare f. S = 1/ TS Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro Maria Elena Angoletta, AB/BDI, DISP 2003, 20 February 2003

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Teorema esantionarii (discretizare in timp) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Teorema esantionarii Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Esantionarea si spectrele periodice Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Reconstructia semnalului cu filtrul ideal Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Reconstructia analitica a semnalului cu ws=2 B Obs: Filtrul de reconstructie interpoleaza intre esantioane cu functia sinc. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice [digitale] Pentru diferentierea starilor logice se pot utiliza simbolurile LOW si HIGH. In Tabele si fise tehnice se regasesc abrevierile "H" si "L" : HIGH -> potential pozitiv LOW potential negativ Operarea si reprezentarea starilor logice cifrele in sistem binar 1 si 0. Atentie carui tip de logica apartine circuitul. Exista circuite in logica pozitiva si circuite in logica negativa: Logica pozitiva: HIGH stare logica 1 LOW stare logica 0 Logica negativa: HIGH stare logica 0 LOW stare logica 1 Tensiunea (potentialul) careia ii corespunde starea H respectiv L depinde de fiecare gama de circuite integrate (de exemplu TTL / CMOS) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice de baza Circuite (porti logice) de baza: AND, OR si circuitul inversor. Toate celelalte circuite logice pot fi realizate ca o combinatie a acestora! Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice de baza (porti logice) Simboluri: Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice de baza Exemplu: decodificator din cod BCD in afisaj cu 7 -Segmente Decodificatorul BCD-7 -Segmente este un circuit integrat care decodifica un cuvint pe 4 biti astfel incat sa poata fi comandata afisarea fiecareia dintre literele a, b, c, d, e, f si g pe un afisaj cu 7 Segmente. In tabel: comportarea / programarea logicii functionale in acest circuit (atentie realizat in logica negativa!) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Spre deosebire de circuitele de tip poarta (portile logice), circuitele bistabile au proprietatea de “memorare”. Aceasta se realizeaza prin circuitul de reactie (semnalul de la iesire este conectat la intrare), astfel incat semnalul la iesire depinde nu numai de starea logica la intrare ci si de starea logica anterioara la iesirea circuitului. Circuit RS- asincron Poate fi realizat, de exemplu, cu doua porti logice de tip NOR Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Circuit RS cu ceas (semnal de tact) - Sunt circuite RS care au o intrare suplimentara de tact (ceas) T. Schimbarea starii la iesire (in functie de intrare ca la circuitele RS) are loc doar atunci cand semnalul de tact se modifica. Circuite cu semnal de ceas activ pe nivel: T = 1 (a) sau T = 0 (b) Circuite cu semnal de ceas activ pe front: * Trecerea T din 0 in 1, i. e. pe front pozitiv (c); * Trecerea T din 1 in 0, i. e. pe front negativ (d); Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Exemplu: Circuit RS cu tact activ pe frontul pozitiv Avantaj: posibilitatea de functionare sincrona – mai multe astfel de circuite pot functiona cu un semnal de ceas unic. . Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Elementul de memorare de tip D (cu semnal de ceas activ pe frontul pozitiv) D(tn) = 0 Q(tn+1) = 0 D(tn) = 1 Q(tn+1) = 1 Bistabilul de tip D are in plus doua intrari suplimentare (S- setare; Rresetare) care au prioritate mai inalta decat intrarea D si sunt independente de semnalul de ceas T. . Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Elementul de memorare de tip JK (cu semnal de ceas activ pe frontul pozitiv) Circuitul bistabil JK este universal si se poate realiza in diverse variante (de exemplu cu circuite RS si porti SI). Modificarea starii la iesire se realizeaza simultan cu fiecare dintre fronturile pozitive ale semnalului de ceas. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro Stare Mod de lucru J = 0; K = 0 Memorare J = 0; K = 1 Stergere J = 1; K = 0 Setare J = 1; K = 1 Schimbare

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Elementul de memorare de tip JK (cu semnal de ceas activ pe frontul negativ) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Exemplu. Numarator in baza doi Un numarator in baza doi in trepte se poate realiza cu 4 circuite JK. Sunt numarate impulsurile de la intrarea de ceas a primului bistabil. Iesirile Q 0 … Q 3 reprezinta (Q 3 Q 2 Q 1 Q 0) in baza 2 (binar) numarul N de impulsuri de tact aplicate pana in acel moment Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Numarator in baza zece (zecimal) Se reseteaza dupa atingerea numarului 9 la iesire. Conectarea unor astfel de numaratoare in serie – se poate extinde domeniul de numarare pe mai multe ordine de marime Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Masurarea numerica a perioadei si frecventei semnalelor periodice Frecventmetru: din tensiunile cu variatie periodica (a caror frecventa trebuie masurata!) se obtin semnale cu variatie dreptunghiulara (trenuri de impulsuri) la iesirea circuitului de formare a impulsurilor. Poarta G 1 se deschide la semnalul S (start) incepe numararea (in decade). Simultan se deschide poarta G 2 si se numara impulsurile de la oscilator (Tm=a/f. Q; a: factorul de divizare). Masurarea se finalizeaza citind rezultatul la iesirea numaratorului cand G 1 se blocheaza (prin semnalul Stop). Rezultatul afisat z 1: Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Masurarea numerica a perioadei si frecventei semnalelor periodice Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Masurarea numerica a perioadei si frecventei semnalelor periodice Se poate masura si raportul a doua frecvente: in locul oscilatorului cu cuart cu frecventa f. Q va fi folosit un generator cu frecventa necunoscuta fy Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Masurarea numerica a perioadei si frecventei semnalelor periodice Pentru masurarea perioadei se schimba rolurile oscilatorului si generatorului Masurarea perioadei este importanta mai ales in cazul frecventelor mici cand o masurare directa a frecventei ar fi necesitat un timp de masurare (deschidere a portii) indelungat. Exactitatea masurarii frecventei depinde numai de exactitatea timpului de deschidere a portii ) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Masurarea numerica a frecventei semnalelor periodice. Exemplu: masurarea unui semnal de frecventa aprox. 100 k. Hz utilizand un numarator cu 4 cifre si folosirea multiplicarii timpului de deschidere a portii Timpul de deschidere a portii Numaratorul z Rezultatul masurarii fx in Hz Eroarea de cuantificare in Hz 1 ms 0100 1000 10 ms 100100 100 ms 0014 100140 10 1 s 0143 100143 1 10 s 1432 100143. 2 0. 1 100 s 4326 100143. 26 0. 01 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Semnale numerice. Circuite logice bistabile Bibliografie (spre aprofundare): • J. F. Wakerly, Circuite digitale – Principiile şi practicile folosite în proiectare, Ed. Teora , 2003. • Gheorghe Ştefan, Funcţii si structuri in sisteme digitale, Ed. Academica, Buc. , 1991 • Tiberiu Mureşan, ş. a. , Circuite integrate numerice – Aplicaţii, Editura de Vest, 1996 • Aurel Gonţean, Mircea Băbiţă, Structuri logice programabile, Editura de Vest, 1996 • Thomas R. Blakeslee, Proiectarea cu circuite logice MSI si LSI standard, Ed. Tehnica 1988 • Gloria Ciumbulea, Safwan El Assad, Sisteme digitale. Teorie si aplicatii industriale. , Editura: Electra , 2005, ISBN: 973 -7728 -35 -1 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metode de conversie analog- numerica Cele mai utilizate metode de conversie analog-numerica: metoda cu aproximari succesive; conversia paralela; metode cu numarare; conversia cu dubla panta ; conversia Sigma-Delta (convertoare pe 1 -Bit). Convertoarele rapide se realizeaza cu viteze de conversie de peste 1 GS/s (Gigasample per Second) si o rezolutie de 10 Biti. Convertoarele pe 12 Biti si pe 14 Biti au rate de conversii mai mici, de exemplu 5 MS/s. . . 1 MS/s. Exista insa si convertoare pe 24. . . 32 Biti. Parametri importanti: consumul de energie (putere – CMOS: 1. . . 2 m. W); neliniaritatea (integrala sau diferentiala; valori tipice: +/- 1 LSB), zgomotul de conversie Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertoare analog –numerice (A/D) si numeric-analogice (D/A) Tipuri de convertoare: • Convertoare analog numerice (tensiune semnal numeric) • Convertoare tensiune-frecventa (tensiune- semnal analogic intermediar semnal numeric) • Convertoare numeric - analogice (semnal numeric tensiune) • Convertoare frecventa- tensiune (semnal numeric - semnal analogic intermediar tensiune) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertoare numeric-analogice (D/A) Convertoarele D/A sunt circuite electronice care realizeaza conversia unei marimi codificata sub forma numerica intr-un semnal de tensiune sau de curent (cu variatie continua in timp, i. e. analogica). Conversia: in mai multe etape. Parametri importanti: domeniul de conversie, numarul de biti, exactitatea, viteza de conversie (timpul de conversie), dinamica si zgomotul de conversie. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro www. itwissen. info

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertoare A/D si D/A. Exercitii 1. Un convertor D/A pe 16 -Biti are tensiunea de referinta U 0=2 V. La intrare se gaseste numarul N=1000101100. Care este tensiunea la iesire? 2. Un convertor D/A pe 12 Biti si domeniu de conversie 0… 5 V are la intrare numarul 349 exprimat in (BCD). Codul binar corespunzator va determina o tensiune la iesire Ua ce se cere a fi calculata. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertor D/A in retea R-2 R Convertorul cu structura de retea R-2 R este un convertor D/A realizat cu o matrice de divizoare de tensiune. Tensiunea de la iesire va fi proportionala cu numarul in reprezentare binara de la intrarea convertorului. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro www. itwissen. info

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertoare analog- digitale A/D. Convertoarele A/D sunt circuite electronice care realizeaza „digitizarea“ – reprezentarea numerica – a semnalelor analogice. Principiul de conversie: discretizarea amplitudinii unui semnal analogic (reprezentarea valorii printr-un numar finit de biti) si esantionare la momente discrete de timp (sampling). Caracteristici: metoda de cuantificare, viteza de conversie, modul de codificare al semnalului numeric de la iesire, rezolutie; proprietati de liniaritate, erori de drift (de zero) si de cuantificare; dinamica; raportul semnal-zgomot (SNR). Pe durata conversiei este necesara pastrarea constanta a valorii instantanee a semnalului analogic de cuantificat –> este necesar un circuit de esantionare si memorare (S/H) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Circuitul S&H Elementul de memorare este un condensator de valoare mare capabil sa „memoreze“ tensiunea – valoarea esantionata – pe o durata specificata. Memorarea este necesara deoarece circuitul A/D nu poate realiza conversia suficient de rapid si pe durata acestei conversii valoarea analogica trebuie pastrata nemodificata. Pentru a evita descarcarea condensatorului (Droop ), se conecteaza intre elementul de memorare si convertor un amplificator intermediar. In prezent elementele S&H se regasesc ca parte integranta a circuitelor A/D. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Erori in procesul de conversie Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020

Masurarea marimilor electrice, Metode de conversie analog- numerica. Metoda cu registrii de aproximare succesiva - SAR (successive approximation register) an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metoda SAR consta in compararea tensiunii de la intrarea convertorului cu o tensiune de referinta (in comparator!). Procesul de comparare se realizeaza in etape succesive, in fiecare etapa tensiunea de referinta este din ce mai apropiata ca valoare de tensiunea de la intrare. Comparatia in cadrul fiecarei etape (pas) se realizeaza pe durata unui ciclu (al semnalului de ceas). pentru a realiza o conversie pe N biti prin metoda cu aproximatii succesive sunt necesare N intervale de timp (cicluri de conversie). Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metode de conversie analog- numerica. Metoda cu registrii de aproximare succesiva - SAR (successive approximation register) Exemplu: daca la prima comparatie tensiunea de la intrarea convertorului A/D este mai mica decat tensiunea de referinta (in cadrul comparatiei), atunci bitul cel mai semnificativ se va seta pe 0 (Most Significant Bit (MSB) 0), in caz contrar va fi setat pe valoarea 1. A doua etapa: tensiunea de comparatie (referinta) se injumatateste si se reia procesul de comparatie pentru urmatorul bit. In noul proces de comparatie sa presupunem ca tensiunea de comparatie este mai mica decat tensiunea de la intrare si atunci urmatorul bit se seteaza pe valoarea 1, apoi tensiunea de referinta se injumatateste din nou si se repeta procesul pana cand sunt setati toti bitii, ultimul fiind cel mai putin semnificativ bit - Least Significant Bit (LSB). Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metode de conversie analog- numerica. Metoda cu numarare - (counting mode) Prin aceasta metoda tensiunea de la intrarea convertorului – semnalul analog ce trebuie convertit in semnal numeric - se compara cu o tensiune variabila in trepte (egale). Treptele de crestere a acestei tensiuni corespund celui mai mic nivel de tensiune ce poate fi convertit (adica rezolutiei convertorului). Tensiunea de comparatie (cu variatie in trepte) va fi marita (cu ajutorul numaratorului) pana cand devine egala cu tensiunea de convertit (si aplicata la intrarea comparatorului). Cand cele doua tensiuni sunt egale comparatorul va genera la iesire un impuls care opreste procesul de generare in trepte a tensiunii de comparatie. In acest moment se numara pasii ce au fost necesari pentru atingerea egalitatii numarul este direct proportional cu tensiunea analogica la intrare si va reprezenta Prof. Mihaela Albu rezultatul conversiei A/D. mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Metode de conversie analog- numerica. Metoda conversiei paralele- (flash converter) an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, Metode de conversie analog- numerica. Metoda conversiei paralele- (pipeline converter) an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertorul paralel - Pipeline- este format dintr-o serie de convertoare A/D de tip paralel (Flash- Converter), montate „in cascada“, cu avantajul unei rezolutii mari (14 biti, rata de conversie de peste 100 MHz) Principiu: fiecare convertor paralel din serie converteste diferenta dintre semnalele (analogice) de la intrarea convertoarelor precedente. Primul convertor in serie are la intrare semnalul de convertit, il converteste si seteaza cel mai semnificativ bit la iesire. Iesirea numerica este apoi convertita (D-A) intr-o tensiune, memorata intr-un circuit S&H, apoi scazuta din semnalul de tensiune initial; aceasta diferenta este amplificata si aplicata la intrarea urmatoarei trepte de conversie. Dupa parcurgerea tuturor treptelor de conversie se obtine forma finala (numerica) a semnalului initial. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metode de conversie analog- numerica. Convertorul cu urmarire (Tracking Converter) Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Metode de conversie analog- numerica. Metoda dublei pante (dual slope method) Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metoda conversiei cu dubla panta este una dintre cele mai lente metode de conversie A/D. Principiul consta in incarcarea unui condensator la tensiunea aplicata la intrarea convertorului, pe durata predefinita. In acest mod sarcina electrica cu care s-a incarcat condensatorul este direct proportionala cu tensiunea de la intrarea convertorului. Dupa incheierea timpului de integrare se aplica o tensiune de semn contrar la bornele condensatorului astfel incat acesta se va descarca (complet). Timpul de descarcare este masurat (circuit cu numarator) si este proportional cu tensiunea aplicata la intrarea convertorului A/D. Impulsurile numarate pe durata descarcarii vor reprezenta semnalul numeric la iesirea convertorului cu dubla panta. Aplicatie: in multimetrele numerice; exactitate de aprox. 10 e-4. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Metode de conversie analog- numerica. Metoda dublei pante (dual slope method) Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Uref = 1 V, û = 200 V, C 2 = 10 µF, R 1 = 10 M , R 2 = 10 k. f=? Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Metode de conversie analog- numerica. Metoda dublei pante (dual slope method) fy=f(i 2, t. R, Ux, R)=? Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Metode de conversie analog- numerica. Convertorul tensiune-frecventa Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020

Metode de conversie analog- numerica. Convertoare pe 1 bit: - (sigma delta converter) Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Convertoarele Sigma-Delta (sau convertoare pe 1 bit) utilizeaza metoda supraesantionarii (Oversampling), cea a mutarii zgomotului (Noise-Shaping ) si filtrarea numerica. Prin aceasta metoda se ating rezolutii mari (24 biti) – cu aplicatii audio, electrocasnice si comunicatii. Principiul modularii pe 1 bit este foarte simplu: modularea „delta“ va converti numeric doar variatiile in nivelul semnalului de la intrare. din "1" si "0". De exemplu, daca amplitudinea semnalului creste, se seteaza la iesire bitul pe valoarea "1" iar daca amplitudinea scade (fata de cea corespunzatoare momentului de esantionare anterior), bitul la iesire se seteaza pe valoarea "0". Fiecare bit reprezinta in acest mod o variatie prestabilita de amplitudine. Daca tensiunea de la intrare ramane constanta, atunci la iesire vom avea alternante de 1 si 0. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Metode de conversie analog- numerica. Convertoare pe 1 bit: - (sigma delta converter) Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Prin supraesantionarea (Oversampling ) de n-ori a ratei de esantionare se mareste rezolutia si exactitatea convertorului de tip delta, deoarece calitatea informatiei depinde atat de rata de esantionare cat si de rezolutie (procedeul de cuantificare). De exemplu, o rata de esantionare mica si un numar de biti mare acelasi efect cu o rata de esantionare mare si un numar de biti mic, Un convertor pe 1 bit cu supraesantionare (nfs) transmite informatia din semnalul de la intrare precum un convertor pe 16 biti si rata de esantionare fs. In plus, zgomotul introdus de convertor „se imprastie“ pe o banda de frecventa mai larga, nivelul de zgomot (densitatea de putere a acestuia) scade o dinamica inalta a convertorului. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Modulatorul - (sigma delta converter) Modulatorul Delta-Sigma converteste semnalul binar de lungime data aplicat la intrare intr-un sir de biti. Semnalul de intrare este aplicat la intrarea unui amplificator diferential urmat de un integrator. Iesirea integratorului se aplica la intrarea unui comparator rezultand la iesirea acestuia valori de „ 0“ si „ 1“. Numarul de „ 1“ la iesire este proportional cu semnalul aplicat la intrarea modulatorului. Iesirea comparatorului este aplicata la intrarea unui convertor D/A pe 1 bit si converteste sirul de date pe 1 bit intr-o tensiune pozitiva sau negativa; aceasta este aplicata prin intermediul unui amplificator diferential ca tensiune de reglare la intrarea unui integrator. Semnalul analogic la iesire se obtine prin filtrarea (trece-jos) a tensiunii la iesirea comparatorului. Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro

Masurarea marimilor electrice, an III - Facultatea de Energetica U. P. B. 2019 -2020 Intrebari / semnalare erori (!). Prof. Mihaela Albu mihaela. albu@upb. ro albu@ieee. org