KWALIFIKACJA INF1 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 22.
W przedstawionym przetworniku n-bitowym napięcie wejściowe jest jednocześnie porównywane z 2n-1 poziomami odniesienia przy użyciu 2n-1 komparatorów napięcia. Cyfrowe stany wyjściowe komparatorów, po odpowiednim zakodowaniu, dają cyfrową informację wyjściową w kodzie dwójkowym. Jest to przetwornik
Ilustracja przedstawia schemat blokowy przetwornika n-bitowego, który jest używany w kontekście technika teleinformatyka,
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Opis mówi o jednoczesnym porównaniu napięcia wejściowego z wieloma poziomami odniesienia przy użyciu dużej liczby komparatorów działających równolegle.
Taka architektura jest charakterystyczna dla przetwornika flash (bezpośredniego porównania), który daje wynik po zakodowaniu stanów komparatorów do kodu dwójkowego.

Pełne wyjaśnienie:

W treści wskazano, że napięcie wejściowe jest jednocześnie porównywane z wieloma poziomami odniesienia, a realizuje się to przez użycie wielu komparatorów napięcia pracujących równolegle. To jest cecha rozpoznawcza przetwornika typu bezpośredniego porównania (flash).

W przetworniku flash progi odniesienia uzyskuje się zwykle z drabinki rezystorowej, a każdy komparator informuje, czy napięcie wejściowe jest większe od danego progu. Na wyjściach komparatorów powstaje zestaw stanów (często o charakterze "termometrycznym"), który następnie jest kodowany do postaci binarnej – dokładnie tak, jak opisano w zadaniu. Zaletą tej metody jest bardzo duża szybkość konwersji, kosztem dużej liczby komparatorów i większego poboru mocy.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują do opisu?

  • "Podwójnie całkujący" (dual-slope) działa poprzez całkowanie sygnału w czasie i porównywanie czasów narastania/opadania, a nie przez równoległą baterię komparatorów. Jest wolniejszy, ale dokładny i odporny na zakłócenia.
  • "Kompensacyjno-wagowy" jest kojarzony z przetwornikiem z sukcesywną aproksymacją (SAR), gdzie wewnętrzny DAC ustawia kolejne przybliżenia (bity od MSB do LSB), a pojedynczy komparator rozstrzyga krok po kroku. Tu porównanie nie jest jednoczesne dla wielu progów.
  • "Kompensacyjny" również opisuje podejście iteracyjne/kompensacyjne (zwykle z jednym komparatorem i pętlą ustalania), a nie architekturę równoległą z wieloma komparatorami.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w opisie pojawia się duża liczba komparatorów i równoległe porównywanie z wieloma progami, niemal zawsze chodzi o przetwornik flash (bezpośredniego porównania).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To przetwornik A/C, w którym napięcie wejściowe jest porównywane równolegle z wieloma progami odniesienia za pomocą wielu komparatorów. Wyniki komparatorów są następnie kodowane do postaci binarnej. Rozwiązanie jest bardzo szybkie, ale sprzętowo "kosztowne".
Bo każdy komparator odpowiada za jeden próg decyzji (poziom odniesienia). Im większa rozdzielczość (więcej bitów), tym więcej progów trzeba rozróżnić. Dzięki pracy równoległej konwersja jest szybka, lecz rośnie złożoność układu.
Największą zaletą jest bardzo krótki czas konwersji, co pomaga przy szybkiej analizie/próbkowaniu sygnałów. W urządzeniach telekomunikacyjnych może to mieć znaczenie w torach wymagających dużej szybkości działania, choć zwykle kosztem poboru mocy i ceny.
Flash: wiele komparatorów i jednoczesne porównanie z wieloma progami. SAR: zwykle jeden komparator oraz wewnętrzny DAC, który ustawia kolejne przybliżenia bit po bicie (iteracyjnie). Słowa kluczowe to "równolegle" (flash) vs "kolejno" (SAR).
Komparatory dają zestaw wyjść informujących, które progi zostały przekroczone. Ten zestaw nie jest od razu liczbą binarną, więc stosuje się układ kodujący (enkoder), który zamienia wzorzec stanów na wynik w kodzie dwójkowym.
Zwykle nie. Podwójnie całkujący (dual-slope) opiera się na całkowaniu sygnału w czasie i porównywaniu przebiegów w pętli pomiarowej. Może mieć komparator, ale kluczowe jest mierzenie czasu, a nie równoległe porównanie z wieloma poziomami odniesienia.
Częsty błąd to sugerowanie się samą nazwą ("kompensacyjny" brzmi ogólnie) zamiast cechą działania. Drugi błąd to pomijanie informacji o pracy równoległej komparatorów. Warto szukać w treści słów: równolegle, kolejne przybliżenia, całkowanie, licznik.
Rozdzielczość n-bitowa oznacza 2n możliwych kodów wyjściowych. Aby rozróżnić tyle przedziałów napięcia, potrzebne są progi (poziomy odniesienia) wyznaczające granice kwantyzacji. W flash realizuje się je przez drabinkę rezystorową i wiele komparatorów.
Flash wybiera się, gdy priorytetem jest szybkość. Gdy ważniejsza jest dokładność, odporność na zakłócenia lub niski pobór mocy, częściej stosuje się inne architektury (np. SAR lub całkujące). Dobór zależy od wymagań toru pomiarowego urządzenia.
Urządzenia abonenckie i elementy torów telekomunikacyjnych często zawierają tory pomiarowe i sterujące, w których sygnały analogowe są zamieniane na cyfrowe do dalszej obróbki. Zrozumienie typu ADC ułatwia diagnozę bloków wejściowych i ocenę ograniczeń szybkości oraz jakości pomiaru.
info

Statystycznie 32% uczniów zna prawidłową odpowiedź. bardzo trudne

Źródła:

  • Wikipedia: Flash ADC (Flash analog-to-digital converter) – https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_ADC (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: Successive approximation ADC – https://en.wikipedia.org/wiki/Successive_approximation_ADC (dostęp: 2026-02-27)
  • Wikipedia: Dual-slope integration – https://en.wikipedia.org/wiki/Dual-slope_integration (dostęp: 2026-02-27)

Materiały:

  • Podręczniki z elektroniki cyfrowej i analogowej (działy o przetwornikach A/C)
  • Noty aplikacyjne producentów układów scalonych dotyczące ADC (flash, SAR, dual-slope)
  • Materiały dydaktyczne o torach pomiarowych i próbkowaniu sygnałów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego