KWALIFIKACJA INF8 - STYCZEŃ 2022 (test 2)

PYTANIE NR 16.
Który wykres przedstawia przebieg sygnału wyjściowego przetwornika cyfrowo-analogowego C/A?
Ilustracja przedstawia cztery wykresy, które mogą być częścią pytania egzaminacyjnego dotyczącego przetworników
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wyjście przetwornika C/A bez dodatkowej filtracji ma zwykle postać przebiegu schodkowego: amplituda przyjmuje dyskretne poziomy odpowiadające kolejnym kodom cyfrowym. Dlatego poprawny jest wykres pokazujący "schodki" (zmiany poziomu co próbkę), a nie gładką sinusoidę ani przebieg impulsowy PWM.

Pełne wyjaśnienie:

Przetwornik cyfrowo-analogowy (C/A, DAC) zamienia słowo cyfrowe (np. 8-bit, 12-bit) na odpowiadający mu poziom napięcia lub prądu. Ponieważ wejście ma skończoną liczbę kodów, wyjście również może przyjmować tylko dyskretne poziomy. W dziedzinie czasu (na oscyloskopie) najczęściej obserwuje się więc przebieg schodkowy: poziom utrzymuje się przez pewien czas (zwykle okres próbkowania), a następnie przeskakuje na kolejny poziom, gdy zmienia się kod.

To jest kluczowa cecha diagnostyczna przebiegu z DAC: ciągłość w czasie (sygnał jest "analogowy" w sensie wartości napięcia), ale nieciągłość poziomów (kwantyzacja amplitudy). Dopiero zastosowanie filtru rekonstrukcyjnego (zwykle dolnoprzepustowego) może "wygładzić" schodki i przybliżyć przebieg ciągły, np. sinusoidę.

Dlaczego pozostałe typy wykresów bywają mylące?

  • Przebieg idealnie gładki (np. czysta sinusoida) sugeruje, że pokazano sygnał po filtracji albo sygnał analogowy źródłowy, a nie surowe wyjście DAC.
  • Przebieg impulsowy o stałej amplitudzie i zmiennym wypełnieniu jest typowy dla PWM, a nie dla klasycznego DAC drabinkowego czy prądowego.
  • Przebieg "typowo cyfrowy" dwustanowy (0/1) to sygnał cyfrowy przed konwersją, a nie wyjście analogowe.

W konsekwencji poprawna odpowiedź to taki wykres, który przedstawia dyskretne poziomy napięcia układające się w "schodki", zgodne ze zmianami kodu wejściowego przetwornika.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
DAC to układ, który zamienia wartość zapisaną cyfrowo (kod binarny) na sygnał analogowy, zwykle napięcie lub prąd. Każdemu kodowi odpowiada określony poziom wyjściowy, więc bez filtracji wyjście często ma charakter skwantowany (schodkowy).
Najczęściej jest to przebieg schodkowy: poziom utrzymuje się przez okres próbkowania, a przy zmianie kodu przeskakuje na inny poziom. To efekt dyskretnych poziomów amplitudy wynikających z ograniczonej liczby bitów.
Ponieważ DAC ma skończoną rozdzielczość (np. 8/10/12 bitów), a więc tylko określoną liczbę poziomów. Gładkość pojawia się dopiero po użyciu filtru rekonstrukcyjnego, który tłumi składowe od próbkowania i wygładza stopnie.
Nie. DAC daje poziomy odpowiadające próbkowanym wartościom sygnału. Sinusoida lub "gładkie audio" to efekt rekonstrukcji (filtracji analogowej) oraz odpowiednio dużej częstotliwości próbkowania i rozdzielczości bitowej.
DAC generuje bezpośrednio poziom analogowy zależny od kodu (wiele poziomów). PWM generuje impulsy o stałej amplitudzie i zmiennym wypełnieniu; dopiero filtr RC uśrednia je do napięcia. Na oscyloskopie PWM wygląda "impulsowo", a DAC często "schodkowo".
Szukaj wykresu z wieloma poziomami i skokami amplitudy w chwilach aktualizacji próbki. Charakterystyczne są "stopnie" (odcinki poziome) zamiast ciągłej krzywej. To najprostszy znak, że pokazano surowe wyjście przetwornika C/A.
Gdy potrzebny jest możliwie gładki sygnał analogowy (audio, generacja przebiegów, sterowanie analogowe). Filtr dolnoprzepustowy tłumi składowe wysokoczęstotliwościowe związane z próbkowaniem i zmniejsza widoczność "schodków" na wyjściu DAC.
Im większa liczba bitów, tym więcej poziomów i mniejszy krok kwantyzacji. W praktyce oznacza to, że schodki są "drobniejsze", a błąd kwantyzacji mniejszy. Przy małej liczbie bitów stopnie są wyraźne i łatwe do zauważenia na wykresie.
Bo oba pojęcia dotyczą konwersji sygnałów, a skróty są podobne. Mechanicznie: ADC daje wynik cyfrowy (kody), a DAC daje sygnał analogowy (poziomy napięcia/prądu). Na wykresach warto sprawdzać, czy pokazano poziomy wielostanowe ("schodki") czy kodowanie binarne.
Ćwicz rozpoznawanie kształtów: schodki (DAC), kody binarne (sygnał cyfrowy), impulsy o wypełnieniu (PWM), gładkie krzywe (sygnał po filtracji). Pomaga też obejrzenie przebiegów na oscyloskopie w prostych ćwiczeniach z mikrokontrolerem.
info

Statystycznie 44% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Eksperci podkreślają: "Wyjście przetwornika C/A bez dodatkowej filtracji ma zwykle postać przebiegu schodkowego: amplituda przyjmuje dyskretne poziomy odpowiadające kolejnym kodom cyfrowym."

Źródła:

  • Wikipedia: Digital-to-analog converter – https://en.wikipedia.org/wiki/Digital-to-analog_converter (dostęp: 2026-02-27)
  • Analog Devices, "Data Conversion Handbook" (opis ogólny DAC, charakter wyjścia, rekonstrukcja sygnału), publikacja książkowa/handbook Analog Devices
  • Horowitz, Hill, "The Art of Electronics", 3rd edition, rozdziały dotyczące przetworników A/C i C/A oraz przebiegów wyjściowych

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki i techniki cyfrowej (działy ADC/DAC)
  • Noty katalogowe przykładowych przetworników DAC (opis wyjścia i wykresy)
  • Ćwiczenia laboratoryjne: obserwacja przebiegów DAC na oscyloskopie

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego