Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA INF1 - STYCZEŃ 2021 (test 2)



PYTANIE NR 21.
Przetwornik A/C typu delta-sigma działa na zasadzie
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Delta-sigma wykorzystuje modulator ze sprzężeniem zwrotnym i zwykle 1‑bitowy kwantyzer, pracując z nadpróbkowaniem. Wytwarza strumień bitów, którego gęstość (średnia) jest proporcjonalna do napięcia wejściowego, a następnie wynik uzyskuje się po filtracji i decymacji cyfrowej. Pozostałe opisy odpowiadają innym architekturom A/C.

Pełne wyjaśnienie:

Przetwornik A/C delta-sigma (ΣΔ) działa w oparciu o modulator ze sprzężeniem zwrotnym, który próbuje sygnał z bardzo wysoką częstotliwością (nadpróbkowanie). W typowym układzie występują: integrator (lub kilka integratorów), 1‑bitowy komparator/kwantyzer oraz przetwornik C/A w pętli sprzężenia zwrotnego. Układ nie "wypluwa" od razu wielobitowej próbki o niskiej częstotliwości, tylko generuje jednobitowy strumień, którego średnia/gęstość jedynek jest powiązana z poziomem napięcia wejściowego.

Kluczową cechą ΣΔ jest kształtowanie szumu kwantyzacji: dzięki pętli sprzężenia zwrotnego szum jest "wypychany" poza pasmo użyteczne. Dopiero potem filtr cyfrowy i decymacja (obniżenie częstotliwości próbkowania przy zachowaniu informacji) dają wynik w postaci wielobitowej próbki o wysokiej rozdzielczości w paśmie pracy.

Dlatego poprawny opis powinien wskazywać na ideę nadpróbkowania i uśredniania (w praktyce: pomiar proporcji impulsów/stanów w strumieniu bitowym w określonym czasie). To jest zgodne z intuicyjnym ujęciem "zliczania impulsów" proporcjonalnych do napięcia wejściowego, choć w rzeczywistym ΣΔ jest to efekt działania modulatora i filtracji cyfrowej, a nie klasycznego przetwornika czasowego.

Pozostałe odpowiedzi opisują inne typy przetworników:

  • Opis "porównywania napięcia wejściowego z napięciem z DAC w iteracyjnym procesie sterowanym" odpowiada typowemu przetwornikowi SAR (sukcesywna aproksymacja): kolejne bity są ustalane w pętli porównań, a DAC odtwarza przybliżenie.
  • Opis "jednoczesnego porównania z szeregiem napięć odniesienia za pomocą szeregu komparatorów" to przetwornik flash: wiele komparatorów działa równolegle, bardzo szybko, kosztem złożoności.
  • Opis "kwantowania pochodnej/różnicy między kolejnymi próbkami na jednobitowe słowo" jest charakterystyczny dla prostego przetwornika delta (lub ujęcia różnicowego), a nie dla pełnego ΣΔ z kształtowaniem szumu i filtracją/decymacją.

W praktyce egzaminacyjnej warto zapamiętać: flash = równolegle komparatory, SAR = iteracja + DAC, delta-sigma = nadpróbkowanie + pętla + filtr/decymacja.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co to jest przetwornik A/C typu delta-sigma?
To przetwornik analogowo-cyfrowy, który wykorzystuje modulator ze sprzężeniem zwrotnym i nadpróbkowanie. Zamiast od razu dawać wielobitowy wynik, tworzy strumień bitów, a wartość końcowa powstaje po filtracji i decymacji w części cyfrowej.
Jak działa modulator delta-sigma w przetworniku A/C?
Modulator porównuje sygnał wejściowy z sygnałem w pętli sprzężenia zwrotnego (zwykle z DAC), integruje błąd i kwantuje go często do 1 bitu. W efekcie powstaje strumień 0/1, którego średnia w czasie odzwierciedla poziom napięcia wejściowego, a szum kwantyzacji jest przesuwany poza pasmo użyteczne.
Dlaczego w przetwornikach delta-sigma stosuje się nadpróbkowanie?
Nadpróbkowanie (próbowanie dużo szybciej niż pasmo sygnału) ułatwia uzyskanie dużej rozdzielczości w paśmie pracy. Szum kwantyzacji "rozlewa się" na szersze pasmo, a następnie filtr cyfrowy usuwa składowe poza pasmem. Dzięki temu w użytecznym paśmie rośnie SNR i dokładność pomiaru.
Jak odróżnić delta-sigma od przetwornika SAR na egzaminie?
Jeśli opis mówi o iteracyjnym dobieraniu bitów i porównywaniu z napięciem z DAC krok po kroku, to jest to SAR. Jeśli opis wskazuje na nadpróbkowanie, strumień jednobitowy i wynik po filtracji/decymacji, to jest to delta-sigma. W pytaniach często myli się te dwie idee.
Co oznacza "zliczanie impulsów" w kontekście delta-sigma?
To skrótowe ujęcie faktu, że wyjście modulatora jest strumieniem impulsów/bitów, a informacja o amplitudzie wejściowej jest zakodowana w gęstości jedynek (średniej wartości) w zadanym czasie. Następnie filtr cyfrowy i decymacja przeliczają tę "gęstość" na stabilny wynik wielobitowy.
Czy przetwornik flash działa podobnie jak delta-sigma?
Nie. Flash porównuje napięcie wejściowe równolegle z wieloma progami (wiele komparatorów naraz) i jest bardzo szybki, ale zwykle trudniejszy do uzyskania w wysokiej rozdzielczości. Delta-sigma pracuje na strumieniu bitów i filtracji cyfrowej, typowo wolniej, ale z dużą rozdzielczością w wąskim paśmie.
Kiedy stosuje się przetworniki delta-sigma w praktyce telekomunikacyjnej?
Gdy liczy się wysoka rozdzielczość i dobre parametry w określonym paśmie (np. pomiary, tor audio, precyzyjne czujniki, analiza sygnałów o umiarkowanym paśmie). W urządzeniach telekomunikacyjnych i abonenckich spotyka się je w torach pomiarowych i w układach, gdzie potrzebna jest dobra jakość przetwarzania, a ekstremalna szybkość nie jest kluczowa.
Jakie są typowe błędy w rozpoznawaniu przetwornika delta-sigma?
Najczęściej myli się go z przetwornikiem delta (bo nazwy są podobne) albo z SAR (bo w obu pojawia się DAC i komparator). W delta-sigma kluczowe są: nadpróbkowanie, sprzężenie zwrotne kształtujące szum oraz etap filtracji i decymacji w domenie cyfrowej.
Jaką rolę pełni filtr decymacyjny w przetworniku delta-sigma?
Filtr decymacyjny usuwa składowe poza pasmem użytecznym (w tym wypchnięty przez modulator szum kwantyzacji) i zmniejsza częstotliwość próbkowania do wartości praktycznej. Dzięki temu z szybkiego strumienia 1‑bitowego powstaje wolniejszy, stabilny wynik wielobitowy, który można dalej obrabiać w systemie.
Czy do odpowiedzi o delta-sigma trzeba znać wzory i obliczenia?
Zwykle nie. W pytaniach testowych najczęściej sprawdza się rozpoznanie zasady działania i odróżnienie architektur A/C: flash (wiele komparatorów), SAR (iteracje), delta-sigma (nadpróbkowanie i filtracja). Wzory na SNR czy OSR mogą pomóc, ale do samej identyfikacji mechanizmu nie są konieczne.
info

Około 69% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Delta-sigma wykorzystuje modulator ze sprzężeniem zwrotnym i zwykle 1‑bitowy kwantyzer, pracując z nadpróbkowaniem."

Źródła:

  • Analog Devices, "MT-022: ADC Architectures III: Sigma-Delta ADC Basics" (MT-022 Tutorial) https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-022.pdf - accessed 2026-03-01
  • Texas Instruments, "A Basic Guide to Sigma-Delta Conversion" (application report, SBAA094) https://www.ti.com/lit/an/sbaa094/sbaa094.pdf - accessed 2026-03-01
  • Wikipedia, "Sigma-delta modulation" https://en.wikipedia.org/wiki/Sigma-delta_modulation - accessed 2026-03-01

Materiały:

  • Noty aplikacyjne producentów układów A/C (wprowadzenia do sigma-delta i porównania architektur)
  • Podręczniki z elektroniki analogowo-cyfrowej (rozdziały o przetwornikach A/C)
  • Materiały dydaktyczne z podstaw DSP: próbkowanie, filtracja, decymacja
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego