Trabalho_03

MEFT-SAD /1º SEMESTRE 3º Trabalho - 2015/2016
Amostragem periódica de sinais analógicos por módulo ADC do microprocessador
dsPIC30F4011. “Undersampling ADC”. Análise e reconstrução de sinais, transformada FFT
Grupo nº:
Alunos nº
Data de entrega:
Fig.1 Arquitectura parcial do módulo ADC de um dsPIC30F4011
Objectivos:
Pretende-se com este trabalho adquirir amostras periódicas convertidas pelo módulo ADC
de 10 bit de um microcontrolador tipo dsPIC30F4011 e analisar o sinal amostrado e o seu
espectro em frequência. (Note no circuito acima que o dsPIC já inclui também os seus S&H)
Material:
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Placa com microprocessador (µP) dsPIC30F4011
Ambiente de programação “MPLAB X” e compilador “XC16”
Gerador de sinais / Oscilóscópio / Multímetro
Placa de ligações “breadboard”/ Bancada de Teste
Placa de Audio dos computadores de bancada, Software Audacity
Procedimento:
1ª Parte: Amostragem de Sinal:
1) Utilize o circuito que implemento no trabalho de S&H para alterar o sinal bipolar do
gerador de sinais para a gama dinâmica das entradas ADC (0-5V).
2) Implemente um programa capaz de obter uma amostra de um sinal analógico ligado
a um terminal ANx do µP e transmitir o resultado pela interface RS232.
3) Modifique o programa de modo a temporizar o circuito ADC através de um “Timer”
e armazenar um conjunto de amostras em memória. Calcule com precisão a
frequência de amostragem a partir da frequência de relógio.
4) Implemente por software a função de “Level Trigger” (disparo de aquisição) idêntica à
usada nos osciloscópios. Adquira duas séries de amostras de um sinal e compare-as.
5) Obtenha um conjunto de 512 amostras de sinal sinusoidal na memória RAM, com
frequência a ~ fNyquist/10. Transfira depois pela porta série e guarde-as num ficheiro
do PC. Obtenha também um conjunto de amostras para f > fNyq = fsampling / 2.
6) Na pagina do Fénix estão alguns ficheiros de sinais modulados em AM. Pode obtelos na ficha audio utilizando o software Audacity com a função “Loop Play”. Analise
o espetro e adquira o sinal na condição fsampling > 2 * fmax_sinal.
7) É possível adquirir correctamente o sinal nas condições fsampling < fmax_sinal ? Obtenha
amostras nestas condições.
8) Para um sinal sinusoidal com f<< fNyq obtenha um número elevado de amostras
(N>10000) que permita obter um histograma dos valores de saída do ADC. Devido
ao limite de memória RAM no uP deverá transmitir as amostras pela porta série e
armazenar em ficheiros no PC. Optimize o algoritmo de transmissão de dados para
usar a máxima fsampling.
2ª Parte: Análise do Sinal Amostrado. Reconstrução do sinal original
1) Obtenha a reconstrução digital do sinal original a partir das amostras obtidas em 5),
6) e 7) através das expressões indicadas na aula teórica. Comente os resultados. Com
os dados obtidos em 7) tente obter a expressão analística do sinal original.
2) Calcule a Transformada de Fourier Discreta pelo método FFT do sinal amostrado
em 5) e desenhe o gráfico da sua amplitude, em escala logarítmica (dB).
3) Obtenha uma estimativa do parâmetros SFDR e ENOB do ADC através da
diferença entre o nível de sinal e das componentes de ruído.
4) Para o sinal obtido em 8) obtenha o histograma dos valores discretos do ADC.
Analize os resultados tendo em conta os efeitos INL e DNL, utilizando o algoritmo
descrito em:
http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/2085
Fig2. Exemplo de espectro FFT de um sinal amostrado