KWALIFIKACJA INF1 - STYCZEŃ 2017

PYTANIE NR 24.
Która z metod przetwarzania sygnału analogowego na sygnał cyfrowy jest stosowana w przetworniku przedstawionym na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat blokowy przetwornika analogowo-cyfrowego, który jest częścią egzaminu zawodowego dla technika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Metoda kompensacyjno-wagowa to przetwarzanie typu SAR (przybliżeń kolejnych): układ wytwarza napięcie z DAC i porównuje je w komparatorze z sygnałem wejściowym, ustawiając bity od najstarszego do najmłodszego. Metody całkujące opierają się na integracji w czasie, a bezpośrednia (flash) na wielu komparatorach równolegle.

Pełne wyjaśnienie:

Przetwornik analogowo-cyfrowy może realizować konwersję różnymi metodami. Odpowiedź "Kompensacyjno-wagowa" odnosi się do architektury SAR (successive approximation), w której wynik uzyskuje się przez kolejne przybliżenia wartości wejściowej.

Istota metody kompensacyjno-wagowej polega na tym, że układ:

  • generuje napięcie odniesienia z DAC sterowanego kodem binarnym,
  • porównuje to napięcie z napięciem wejściowym w komparatorze,
  • ustala bity wyniku zwykle od MSB do LSB, "ważąc" decyzję każdego kolejnego bitu.

Taki sposób działania odpowiada blokom typowym dla SAR: komparator + DAC + logika/rejestr przybliżeń. Dzięki temu w stałej liczbie kroków (zależnej od liczby bitów) uzyskuje się kod cyfrowy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują?

  • "Pojedynczego całkowania" – przetworniki całkujące bazują na integracji sygnału w czasie (ładunek na kondensatorze, pomiar czasu), a nie na ważeniu bitów przez DAC.
  • "Podwójnego całkowania" – metoda bardzo odporna na zakłócenia sieciowe, ale również opiera się na dwóch etapach całkowania i pomiarze czasu rozładowania/kompensacji, a nie na algorytmie przybliżeń kolejnych.
  • "Bezpośredniego przetwarzania" – zwykle rozumiane jako konwersja flash, gdzie wiele komparatorów pracuje równolegle z drabinką rezystorową; to inna topologia niż układ z wagowaniem bitów.

W praktyce egzaminacyjnej warto kojarzyć: SAR = "komparator + DAC + rejestr, decyzje bit po bicie", a całkujące = "czas i całkowanie".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To metoda znana jako SAR (przybliżeń kolejnych). Układ "zgaduje" wartość wejściową, ustawiając kolejne bity kodu, generuje odpowiadające im napięcie z DAC i porównuje je z sygnałem w komparatorze. Wynik powstaje krok po kroku, od bitu najstarszego do najmłodszego.
Najczęściej widać zestaw bloków: komparator, DAC oraz rejestr/logikę sterującą. DAC tworzy napięcie "próbne", komparator porównuje je z wejściem, a logika ustala bity wyniku. Taki układ wskazuje na metodę kompensacyjno-wagową.
Przetwornik całkujący wykorzystuje integrację w czasie (np. ładowanie kondensatora) i często mierzy czas potrzebny do osiągnięcia progu. Metoda kompensacyjno-wagowa nie opiera się na czasie całkowania, tylko na ważeniu bitów przez DAC i decyzjach komparatora.
W testach zwykle chodzi o przetwornik flash, czyli bezpośrednie porównanie napięcia wejściowego z wieloma progami naraz. Stosuje się wiele komparatorów równolegle, co daje dużą szybkość, ale zwiększa złożoność. To inna topologia niż SAR i niż przetworniki całkujące.
SAR często daje dobry kompromis: sensowną rozdzielczość, powtarzalność i umiarkowaną szybkość przy niewielkim poborze mocy. Dzięki temu jest popularny w układach pomiarowych i w torach, gdzie nie potrzeba ekstremalnie szybkiej konwersji, ale liczy się stabilność i koszt.
Gdy ważna jest odporność na zakłócenia i dokładność przy wolnozmiennych sygnałach, np. w miernikach cyfrowych. Podwójne całkowanie dobrze tłumi zakłócenia okresowe (np. sieciowe), ale zwykle jest wolniejsze. Dlatego rzadziej wybiera się je do szybkiej digitalizacji sygnałów.
Częsty błąd to ignorowanie bloków i wybór "z pamięci". Uczniowie mylą też przetwornik flash z SAR, bo oba wykorzystują komparatory. Warto sprawdzić, czy jest DAC i logika krokowa (SAR), czy wiele komparatorów równolegle (flash), albo integrator i pomiar czasu (całkujące).
W klasycznej realizacji SAR tak: potrzebny jest element wytwarzający napięcie odpowiadające kolejnym przybliżeniom, czyli wewnętrzny DAC (lub równoważny układ pojemnościowy/rezystancyjny pełniący tę funkcję). Bez "generatora napięcia próbnego" trudno wykonać ważenie kolejnych bitów.
Próbkowanie wybiera wartości sygnału w kolejnych chwilach czasu, a kwantyzacja przypisuje im najbliższy poziom kodu cyfrowego. Architektura ADC (SAR, całkująca, flash) mówi, jak technicznie realizuje się porównanie z poziomami i tworzenie kodu, ale cel jest ten sam: zamiana amplitudy na liczbę.
Ćwicz rozpoznawanie architektur po schematach blokowych: komparator, DAC, rejestr (SAR), integrator i przełączanie odniesień (całkujące), drabinka progów i wiele komparatorów (flash). Rób krótkie fiszki "po czym poznam" oraz rozwiązuj testy z rysunkami, zwracając uwagę na nazwy metod.
info

Około 49% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że metody całkujące opierają się na integracji w czasie, a bezpośrednia (flash) na wielu komparatorach równolegle.

Źródła:

  • Wikipedia: Successive approximation ADC — https://en.wikipedia.org/wiki/Successive_approximation_ADC (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: Integrating ADC — https://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_ADC (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: Flash ADC — https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_ADC (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Noty aplikacyjne producentów układów scalonych o architekturach przetworników A/C (SAR, flash, całkujące)
  • Podręczniki z podstaw elektroniki i miernictwa elektronicznego (rozdziały o ADC/DAC)
  • Materiały dydaktyczne z podstaw telekomunikacji: tory sygnałowe i digitalizacja

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego