KWALIFIKACJA INF8 - STYCZEŃ 2022 (test 2)

PYTANIE NR 19.
Na rysunku jest przedstawiony schemat przetwornika
Ilustracja przedstawia schemat blokowy przetwornika A/C typu sigma-delta, co jest zgodne z odpowiedzią do pytania
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przetwornik A/C typu sigma-delta rozpoznaje się po pętli sprzężenia zwrotnego z całkowaniem (filtr analogowy), kwantyzerze (często 1‑bitowym) i cyfrowej obróbce (filtracja/decymacja). Drabinka R‑2R i źródła prądowe ważone dwójkowo są typowe dla C/A, a podwójne całkowanie dla ADC "dual-slope".

Pełne wyjaśnienie:

Przetwornik A/C sigma-delta (ΣΔ) działa w oparciu o modulator w pętli sprzężenia zwrotnego. Charakterystyczne elementy takiego schematu to: blok całkujący (lub ogólniej filtr analogowy w torze), kwantyzer (często 1‑bitowy komparator) oraz pętla, która porównuje sygnał wejściowy z sygnałem zwrotnym i wytwarza szybki strumień bitów. Następnie w części cyfrowej stosuje się zwykle filtrację i decymację, aby uzyskać wynik o większej rozdzielczości.

Odpowiedź "A/C sigma delta." pasuje do schematu, gdy na rysunku widać właśnie pętlę z integratorem/filtracją i sprzężeniem zwrotnym z wyjścia kwantyzera. To odróżnia ΣΔ od innych popularnych architektur.

  • "C/A z drabinką rezystorów." jest niepoprawne, bo drabinka rezystorowa (np. R‑2R) to klasyczny element przetwornika cyfrowo‑analogowego, w którym bity sterują siecią rezystorów tworzącą napięcie/prąd wyjściowy. Nie jest to typowy rdzeń sigma-delta A/C.
  • "A/C z podwójnym całkowaniem." (dual-slope) to inna metoda A/C: wejście jest całkowane przez ustalony czas, a potem całkowanie jest "odwracane" znanym napięciem odniesienia do zera; mierzy się czas rozładowania. W schemacie dual-slope kluczowa jest sekwencja faz i przełączanie, a nie ciągła pętla modulacyjna ΣΔ.
  • "C/A ze źródłami prądowymi ważonymi dwójkowo." opisuje architekturę DAC, gdzie każdy bit włącza źródło prądowe o wadze 1, 2, 4, 8… i prądy sumują się. To także konwersja C/A, a nie A/C sigma-delta.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz na schemacie integrator + komparator/kwantyzer + sprzężenie zwrotne, podejrzewaj sigma-delta. Gdy widzisz R‑2R albo sumowanie prądów ważonych bitami, to zwykle DAC. Gdy widzisz dwie fazy całkowania i pomiar czasu dojścia do zera, to dual-slope.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To przetwornik analogowo-cyfrowy, który używa modulatora w pętli sprzężenia zwrotnego (integracja/filtracja + kwantyzacja) do wytworzenia szybkiego strumienia bitów. Potem wynik jest odzyskiwany cyfrowo przez filtrację i decymację, co pozwala uzyskać dużą rozdzielczość.
Szukaj pętli: blok całkujący (lub filtr), kwantyzer/komparator i tor sprzężenia zwrotnego z wyjścia na wejście. Często występuje też blok filtracji cyfrowej/decymacji. Taka pętla odróżnia sigma-delta od architektur opartych na drabince R-2R lub ważeniu prądów.
W sigma-delta szum kwantyzacji jest "kształtowany" (przesuwany) do wyższych częstotliwości przez pętlę sprzężenia. Następnie filtr cyfrowy usuwa te składowe, a decymacja zmniejsza częstotliwość próbkowania. Efektem jest wysoka rozdzielczość w użytecznym paśmie.
To architektura dual-slope, w której najpierw całkuje się sygnał wejściowy przez stały czas, a potem całkuje się w przeciwną stronę znanym napięciem odniesienia do zera. Mierzy się czas powrotu do zera. Metoda jest odporna na zakłócenia, ale zwykle wolniejsza niż sigma-delta.
A/C (ADC) zamienia napięcie/prąd analogowy na liczbę w systemie cyfrowym (np. odczyt czujnika do mikrokontrolera). C/A (DAC) robi odwrotnie: z liczby tworzy sygnał analogowy (np. wyjście audio). Na schematach ADC częściej widać próbkujące układy i kwantyzację, a w DAC sieci rezystorów lub źródła prądowe.
Najczęściej tak, bo R-2R jest klasycznym sposobem budowy DAC: bity sterują przełącznikami w sieci rezystorów, co daje analogowe napięcie/prąd. Może wystąpić w innych układach (np. jako sieć odniesień), ale w kontekście typowych pytań o architektury przetworników R-2R silnie wskazuje na C/A.
Bardzo często w torach audio (kodeki, karty dźwiękowe, interfejsy), w precyzyjnych pomiarach wolnozmiennych sygnałów z czujników oraz w systemach wymagających dobrej jakości przy umiarkowanym paśmie. W praktyce technika teleinformatyka spotkasz je w urządzeniach peryferyjnych i embedded.
Najczęstsza pułapka to pomylenie kierunku konwersji: R-2R i ważone prądy kojarzą się z przetwornikami, ale są typowe dla C/A. Druga pułapka to traktowanie każdego integratora jako "podwójnego całkowania", mimo że w sigma-delta integrator pracuje w pętli modulacyjnej.
1-bitowy kwantyzer (komparator) upraszcza część analogową i poprawia liniowość (mniej problemów z dopasowaniem elementów jak w wielobitowych DAC/ADC). Wysoka rozdzielczość jest osiągana dzięki nadpróbkowaniu, kształtowaniu szumu i filtracji cyfrowej, a nie dzięki "wielu poziomom" kwantyzera.
Najlepiej ćwiczyć na schematach blokowych: wypisz cechy rozpoznawcze (pętla sprzężenia dla sigma-delta, dwie fazy i pomiar czasu dla dual-slope, R-2R lub sumowanie prądów dla DAC). Potem rób szybkie porównania odpowiedzi: sprawdź, czy pasuje A/C czy C/A i czy elementy na rysunku odpowiadają tej architekturze.
info

Statystycznie 62% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Przetwornik A/C typu sigma-delta rozpoznaje się po pętli sprzężenia zwrotnego z całkowaniem (filtr analogowy), kwantyzerze (często 1‑bitowym) i cyfrowej obróbce (filtracja/decymacja)."

Źródła:

  • W. Kester (ed.), "The Data Conversion Handbook", Analog Devices, rozdziały: ADC Architectures oraz Sigma-Delta ADC
  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "The Art of Electronics" (3rd ed.), rozdziały dotyczące przetworników A/D i D/A
  • Texas Instruments, "Data Converter Basics" / materiały aplikacyjne TI o architekturach ADC (sigma-delta, dual-slope, SAR) – dokumentacja producenta

Materiały:

  • Podręcznik elektroniki analogowej i cyfrowej (działy: przetworniki A/C i C/A)
  • Noty aplikacyjne producentów przetworników A/C (rozdziały o sigma-delta i dual-slope)
  • Materiały dydaktyczne o architekturach ADC/DAC (schematy blokowe i porównania)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego