Acquisizione digitale dei segnali

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Paola Napoli
6 anni fa
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1 Acquisizione digitale dei segnali Rodolfo Taccani Dipartimento di ingegneria ed architettura Presentazione elaborata dalle lezione del prof. Cigada - POLIMI

2 Contenuti Conversione analogico/digitale (A/D) Campionamento dei segnali Acquisizione asincrona Acquisizione sincrona 2

3 Problema 3

4 Premessa 4

5 Doppia discretizzazione 5

6 Analogico/Digitale 6

7 1- Conversione A/D 7

8 Convertitori 8

9 Principali vantaggi sistemi digitali 9

10 Due fasi conversione A/D 10

11 La conversione A/D 11

12 Risoluzione 12

13 Risoluzione 13

14 Risoluzione 14

15 Esempio: conversione a 2 bit 15

16 Conversione A/D 16

17 Esempio 17

18 Esempio: conv. 2 bit 18

19 Esempio: conv. 2 bit 19

20 20

21 Attenzione 21

22 Sistema binario 22

23 Sistema binario 23

24 Sistema binario 24

25 Sistema binario 25

26 Livelli 26

27 Risoluzione = errore quantizzazione 27

28 Risoluzione 28

29 Risoluzione 29

30 Risoluzione 30

31 Risoluzione 31

32 Adattare il fondo scala 32

33 Amplificatore di ingresso 33

34 Ottimizzazione della risoluzione riducendo il FS 34

35 N. bit= 3. Vm 0 35

36 Soppressione della media /amp 37

37 2) Discretizzazione lungo l asse delle ascisse. Campionamento Discretizzazione lungo l asse dei tempi: Quante volte al secondo osservo il segnale? Cosa succede se osservo troppo spesso? E se osservo troppo raramente? 38

38 Campionamento di un segnale analogico Conversione di V(t) in una sequenza di dati digitali (Ti, Vi) ad istanti prefissati ti 39

39 Campionamento di un segnale analogico In un segnale campionato sia la grandezza V(T) che il tempo sono espressi in forma discreta Intervallo di campionamento: tc=ti-ti-1 Frequenza di campionamento: fc=1/ t 40

40 A che frequenza occorre campionare un segnale per rappresentarlo correttamente? Entrambe vanno bene, ma hanno un diverso dettaglio 41

41 Aliasing Se la frequenza diminuisce troppo si va incontro al problema dell aliasing Il segnale campionato non è più riconoscibile e sembra avere una frequanza più bassa del segnale originario 42

42 Condizioni di aliasing 43

43 Esempio: fs=12 Hz 44

44 Teorema del campionamento (Nyquist Shannon) 45

45 Configurazione di ingresso nei sistemi di conversione A/D 46

46 Configurazione minima 47

47 Tempo di conversione 48

48 Sample and hold 49

49 Sample and hold 50

50 Acquisizione più canali 51

51 Acquisizione più canali 52

52 Massima frequenza di campionamento 53

53 Cavo BNC 54

54 Durata del tempo di acquisizione 55

55 Trigger Quando ha inizio l acquisizione? Ad un istante to scelto dall operatore che comanda l inizio dell acquisizione Ad un istante to sincronizzato con il fenomeno fisico che si sta analizzando: acquisizione a trigger. 56

56 Trigger Il trigger è un dispositivo che permette di iniziare ad acquisire i dati quando un segnale preso come riferimento supera un prefissato livello (TL: Trigger Level) 57

57 Riferimento del trigger Può essere: Uno dei canali da acquisire (internal trigger) Un segnale esterno significativo per il fenomeno fisico che si sta analizzando (external trigger) ad esempio una martellata che mette in vibrazione la struttura in analisi 58

58 Campionamento sincrono/asincrono 59

59 Campionamento sincrono/asincrono 60

60 Campionamento sincrono/asincrono Gli istanti di acquisizione sono scanditi da n impulsi per periodo (esempio: ruota fonica) 61

61 Oscilloscopio 62

62 Oscilloscopio 63

63 Oscilloscopio 64

64 Analogico / digitale 65

65 Oscilloscopio: note 66

66 Il segnale di tensione 67

67 68

68 Generatore di funzioni 69

69 Multimetro 70

70 Obiettivo esercitazione Familiarizzare con gli strumenti Essere capaci di eseguire delle semplici misure seguendo la scheda dell esercitazione consegnata 71

Esempio scheda esercitazione Generatore di funzioni Keysight Agilent 33220A Generare (con ampiezza fissa a 1 V): 1 un onda sinusoidale con frequenza 100 Hz; un onda quadra con frequenza di 1

un segnale di 5 Hz e ampiezza 600 mv valore misurato: un segnale di 100 khz e ampiezza 1 V valore misurato: Multimetro digitale Usag 075 E Generare con il generatore di funzioni e misurare: 3

71 Esempio scheda esercitazione Generatore di funzioni Keysight Agilent 33220A Generare (con ampiezza fissa a 1 V): 1 un onda sinusoidale con frequenza 100 Hz; un onda quadra con frequenza di 1 Hz; Oscilloscopio Tektronix TDS 2012B Generare i segnali con il generatore di funzioni e l alimentatore, e quindi misurare con l oscilloscopio: 2 una tensione costante di 5V valore misurato: un segnale di 5 Hz e ampiezza 600 mv valore misurato: un segnale di 100 khz e ampiezza 1 V valore misurato: Multimetro digitale Usag 075 E Generare con il generatore di funzioni e misurare: 3 una tensione costante di 5V valore misurato: un segnale di 5 Hz (periodo di 200 ms) e ampiezza 600 mv valore misurato: un segnale di 100 khz (periodo di 10 µs) e ampiezza 1 V valore misurato: 72

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