Moodle FEL ČVUT
Zpracování a digitalizace signálů
B251 - Zimní 25/26
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Zpracování a digitalizace signálů - B3M38ZDS1
Hlavní kurz
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Studenti získají znalosti nutné pro návrh a implementaci systémů pro zpracování a digitalizaci analogových signálů. Prohloubí znalosti získané v předchozích teoretických předmětech a získají praktickou zkušenost při návrhu a analýze systémů pro zpracování signálů, A/Č převod a sběr dat. Důraz je kladen na snižování nejistot, rychlost, stabilitu a odolnost vůči rušivým signálům.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. Základní řetězec pro zpracování a digitalizaci. Nejistoty, šum, posun spektra.
2. Operační zesilovače, typy a vlastnosti, frekvenční charakteristiky.
3. Lineární zpracování signálů, elektrometrické, přístrojové a izolační zesilovače. Zesilovače s BJT a FET.
4. Nelineární zpracování signálů, logaritmické zesilovače, převodníky střídavé hodnoty.
5. Filtrace signálů, typy, vlastnosti, spojité a spínané filtry.
6. Spínání a přepínání signálů, kontaktní, polovodičové multiplexery, vzorkovací obvody.
7. Aplikace Fourierovy transformace pro zpracování a digitalizaci. Diskrétní FT, Z transformace.
8. Koherentní modulace a demodulace senzorových signálů. Principy, obvodová řešení. Snižování nejistot.
9. Vzorkování a kvantování signálů, typy vzorkování, kvantovací chyba, odstup signál-šum.
10. Digitalizace rychlých signálů, paralelní, kaskádní a aproximační A/Č převodníky.
11. Digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, integrační, DS převodníky, dithering.
12. Rekonstrukce signálů, typy a vlastnosti Č/A převodníků. Generování signálů, přímá digitální syntéza.
13. Testování dynamických vlastností digitalizátorů v časové a kmitočtové oblasti.
14. Zásady návrhu z hlediska EMC, potlačení rušivých signálů – obvody a fyzická topologie.
2. Operační zesilovače, typy a vlastnosti, frekvenční charakteristiky.
3. Lineární zpracování signálů, elektrometrické, přístrojové a izolační zesilovače. Zesilovače s BJT a FET.
4. Nelineární zpracování signálů, logaritmické zesilovače, převodníky střídavé hodnoty.
5. Filtrace signálů, typy, vlastnosti, spojité a spínané filtry.
6. Spínání a přepínání signálů, kontaktní, polovodičové multiplexery, vzorkovací obvody.
7. Aplikace Fourierovy transformace pro zpracování a digitalizaci. Diskrétní FT, Z transformace.
8. Koherentní modulace a demodulace senzorových signálů. Principy, obvodová řešení. Snižování nejistot.
9. Vzorkování a kvantování signálů, typy vzorkování, kvantovací chyba, odstup signál-šum.
10. Digitalizace rychlých signálů, paralelní, kaskádní a aproximační A/Č převodníky.
11. Digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, integrační, DS převodníky, dithering.
12. Rekonstrukce signálů, typy a vlastnosti Č/A převodníků. Generování signálů, přímá digitální syntéza.
13. Testování dynamických vlastností digitalizátorů v časové a kmitočtové oblasti.
14. Zásady návrhu z hlediska EMC, potlačení rušivých signálů – obvody a fyzická topologie.
Osnovy cvičení
None
Literatura
Povinná: Vedral, Svatoš. Analog Signal Processing and Digitization in Measurement. Česká technika, 2020. ISBN: 9788001067178.
Doporučená:
Horowitz, Hill. The Art of Electronics. Cambridge University Press, 3rd Edition, 2015. ISBN: 9780521809269
Pallás-Areny, Webster. Analog Signal Processing, John Wiley & Sons, 1999. ISBN: 9780471125280
https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=5408
Doporučená:
Horowitz, Hill. The Art of Electronics. Cambridge University Press, 3rd Edition, 2015. ISBN: 9780521809269
Pallás-Areny, Webster. Analog Signal Processing, John Wiley & Sons, 1999. ISBN: 9780471125280
https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=5408
Požadavky
None
Zpracování a digitalizace analogových signálů - A8M38ASP
| Kredity | 5 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
Anotace
Předmět seznamuje studenty s metodami zpracování a digitalizace spojitých signálů. Důraz je kladen na metody,
umožňující dosažení vysoké přesnosti přenosu a potlačení rušivých signálů. Výuka je podporována počítačovým
návrhem a simulací měřicích obvodů.
umožňující dosažení vysoké přesnosti přenosu a potlačení rušivých signálů. Výuka je podporována počítačovým
návrhem a simulací měřicích obvodů.
Cíle studia
None
Osnovy přednášek
1. Operační zesilovače pro úpravu signálů, teorie zpětné vazby
2. Zesilovače napětí, proudu, integrační, nábojové, rozdílové, přístrojové zesilovače
3. Zpracování signálů odporových, kapacitních a induktivních snímačů, synchronní detekce
4. Zpracování signálů odporových, termočlánkových a polovodičových snímačů teploty
5. Metody nelineárního zpracování signálů, komprese a expanze signálu
6. Zpracování neharmonických signálů, převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty
7. Filtrace signálů, analogové a spínané filtry, návrh a užití
8. Spínání a vzorkování analogových signálů, referenční zdroje napětí
9. Digitalizace rychlých signálů, vzorkování, kvantování, paralelní, kaskádní, aproximační A/Č převodníky
10. Digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, integrační a delta sigma A/Č převodníky, rozmítání signálu
11. Spektrální analýza periodických a neperiodických signálů, okénkování
12. Rekonstrukce spojitých signálů, přímá číslicová syntéza
13. Testování digitalizátorů v časové, kmitočtové a amplitudové oblasti
14. Technika obvodového návrhu A/Č systémů, zemnění, stínění, potlačení šumu
2. Zesilovače napětí, proudu, integrační, nábojové, rozdílové, přístrojové zesilovače
3. Zpracování signálů odporových, kapacitních a induktivních snímačů, synchronní detekce
4. Zpracování signálů odporových, termočlánkových a polovodičových snímačů teploty
5. Metody nelineárního zpracování signálů, komprese a expanze signálu
6. Zpracování neharmonických signálů, převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty
7. Filtrace signálů, analogové a spínané filtry, návrh a užití
8. Spínání a vzorkování analogových signálů, referenční zdroje napětí
9. Digitalizace rychlých signálů, vzorkování, kvantování, paralelní, kaskádní, aproximační A/Č převodníky
10. Digitalizace signálů s vysokou rozlišitelností, integrační a delta sigma A/Č převodníky, rozmítání signálu
11. Spektrální analýza periodických a neperiodických signálů, okénkování
12. Rekonstrukce spojitých signálů, přímá číslicová syntéza
13. Testování digitalizátorů v časové, kmitočtové a amplitudové oblasti
14. Technika obvodového návrhu A/Č systémů, zemnění, stínění, potlačení šumu
Osnovy cvičení
1. Statické, dynamické a šumové vlastnosti zesilovačů napětí a proudu
2. Zpracování signálů z odporových můstků, přístrojové zesilovače
3. Zpracování signálů z kapacitních snímačů, synchronní detekce
4. Zpracování signálů z odporových a polovodičových snímačů teploty
5. Návrh analogových filtrů DP, HP, PP, PZ, univerzálního filtru
6. Přepínání a vzorkování signálů
7. Logaritmické, exponenciální zesilovače, analogové násobičky
8. Převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty
9. Digitalizace signálů, vzorkování, kvantování, odstup signál šum
10. Rekonstrukce signálů, přímá číslicová syntéza
11. Projekt - zadání typu a parametrů měřicího řetězce
12. Projekt - řešení analogové části měřicího řetězce
13. Projekt - řešení digitalizace signálu
14. Vyhodnocení dosažených výsledků, zápočet
Samostatný projekt v rozsahu 8 hodin.
2. Zpracování signálů z odporových můstků, přístrojové zesilovače
3. Zpracování signálů z kapacitních snímačů, synchronní detekce
4. Zpracování signálů z odporových a polovodičových snímačů teploty
5. Návrh analogových filtrů DP, HP, PP, PZ, univerzálního filtru
6. Přepínání a vzorkování signálů
7. Logaritmické, exponenciální zesilovače, analogové násobičky
8. Převodníky střední, efektivní a maximální hodnoty
9. Digitalizace signálů, vzorkování, kvantování, odstup signál šum
10. Rekonstrukce signálů, přímá číslicová syntéza
11. Projekt - zadání typu a parametrů měřicího řetězce
12. Projekt - řešení analogové části měřicího řetězce
13. Projekt - řešení digitalizace signálu
14. Vyhodnocení dosažených výsledků, zápočet
Samostatný projekt v rozsahu 8 hodin.
Literatura
1. Vedral, Svatoš: Zpracování a digitalizace analogových signálů v měřicí technice. Česká technika 2018. ISBN: 978-80-01-06424-5
2.Vedral, Svatoš: Analog signal processing and digitization. Česká technika 2010. ISBN:978-80-01-06717-8
2.Vedral, Svatoš: Analog signal processing and digitization. Česká technika 2010. ISBN:978-80-01-06717-8
Požadavky
None