Nové poznámky k předmětu ZEO.

VO1P/2. semestr - LO/ZEO/Poznamky.md

@@ -159,9 +159,88 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
 - krok kvantování (citlivost) - vzdálenost dvou úrovní
 - chyba kvantování - obvykle polovina kroku
 - rychlost převodu (počet převodů za sekundu)
-- přesnost - má více slože
+- přesnost - má více složek
 - stabilita - stálost vlastností při změnách okolí (teplota, vlhkost, ale i stárnutí)
 
+# D/A převodníky
+- Převádí číslicově vyjádřenou hodnotu na průběh analogové veličiny
+- Rekonstrukce analogových signálů (průběhů) z digitálních signálů (dat)
+
+<img src="./.assets/dac_prevodnik.png" width="25%" height="25%" />
+
+## Rozdělení převodníků
+- převodníky **paralelní**
+    - **data se provádějí současně**
+    - krátká doba převodu, nezávislá na počtu bitů
+    - menší přesnost
+    - obvykle omezeno na malý počet bitů
+- převodníky **postupné**
+    - **data se provádějí postupně**
+    - podstatně delší doba převodu, závislá na počtu bitů
+    - přesnější výsledky
+    - větší počet bitů, ale za delší čas
+
+## Převodník s váhovou rezistorovou sítí
+
+<img src="./.assets/prevodnik_vahy.png" width="25%" height="25%" />
+
+## Převodník s žebříčkovou sítí
+- Podobně jako v předchozím případě by se to dalo rozšířit na n bitů.
+- menší strmost převodníku (menší změna v krocích)
+
+<img src="./.assets/prevodnik_zebrik.png" width="25%" height="25%" />
+
+## Paralelní převodníky
+- převodníky s váhovými sítěmi
+    - výhody:
+        - jednoduchost
+        - vysoká rychlost převodu
+    - nevýhody:
+        - velký počet odporů
+        - velký rozsah odporů
+        - malá přesnost
+- převodníky se sítěmi R-2R 
+    - s proudovými zdroji
+        - výhody:
+            - jednoduchost
+            - vysoká rychlost převodu
+            - nízký počet odporů
+            - malý rozsah odporů
+        - nevýhody:
+            - větší počet zdrojů proudu
+            - malá přesnost
+    - s napětovými zdroji
+        - výhody:
+            - jednoduchost
+            - vysoká rychlost převodu
+            - nízký počet odporů
+            - malý rozsah odporů
+            - nízký počet napěťových zdrojů
+        - nevýhody:
+            - ovlivňování jednotlivých bitů
+            - malá přenost
+
+- celkově převodníky s odporovými sítěmi:
+    - vysoká rychlost převodu
+    - malá přenost => vhodné pro rychlé převodníky s malým počtem bitů s nízkými nároky na přenost
+
+## PWM převodník
+
+<img src="./.assets/PWM.png" width="25%" height="25%" />
+
+## Vlastnosti D/A převodníků
+- Rozlišovací schopnost – kvantizační krok
+- Výstupní rozsah převodníku – minimální a maximální hodnota (většinou souměrné např +- 10V)
+- Maximální rychlost převodu – převrácená hodnota doby převodu
+- Přesnost převodu
+
+## Chyby D/A převodníků
+- a - reálná charakteristika
+- b - vliv napěťového posuvu
+- c - chyba rozsahu -  změna zisku
+- d - nelinearita převodníku
+- celková přenost převodníku je podstatně závislá na stabilitě zdroje referenčního napětí
+
 # Filtrování signálu
 - způsob zpracování signálu
 - některé složky signálu jsou potlačeny (v případě ideálního filtru zcela odstraněny)
@@ -187,15 +266,89 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
 - **řád filtru** - zpoždění a složitost filtru (velmi zjednodušeně)
 
 ## Ideální filtry
-- obrázáky
+
+<img src="./.assets/idealni_filtry.png" width="25%" height="25%" />
 
 ### Dolní propust
+- Dolní propust propustí nízké kmitočty
+- Nízké kmitočty projdou bez útlumu, přenos je 1
+- Při nízkých kmitočtech se kondenzátor neuplatňuje => signál bez fázového posunu
+- Při vysokých kmitočtech se napětí na kondenzátoru zpožďuje za proudem
+- Mezní kmitočet je $f_m = \frac{1}{2*\pi*R*C}$
+
+<img src="./.assets/dolni_propust.png" width="25%" height="25%" />
+
+- zadrží vysoké kmitočty
+
+<img src="./.assets/dolni_propust_2.png" width="25%" height="25%" />
 
 ### Horní propust
+- Horní propust propustí vysoké kmitočty (plné napětí) a zadrží nízké kmitočty – je z nich nula
+- Vysoké kmitočty projdou bez útlumu, přenos je 1
+- Mezní kmitočet je $f_m = \frac{1}{2*\pi*R*C}$
+- Při vysokých kmitočtech kondenzátor představuje zkrat. Signál se přes něj ze vstupu dostane na výstup bez fázového posunu
+- Při nízkých kmitočtech proud kondenzátoru (tj. i rezistoru) předbíhá napětí $U_1$ Proto i $U_2$ = $U_R$ předbíhá $U_1$
+
+<img src="./.assets/horni_propust.png" width="25%" height="25%" />
+
+### Užití
+- **Dolní propust**
+    - potlačení vzorkovacího kmitočtu na výstupech DA převodníků
+    - potlačení spínacího kmitočtu na výstupech zesilovačů třídy D
+    - filtrace zvlnění v napájecích zdrojích
+
+- **Horní propust**
+    - vazební kondenzátory v nf zesilovačích: oddělení odlišných
+    - stejnosměrných úrovní
+    - zvýšení ostrosti při zpracování obrazu
+
+- **Dolní i horní propust**
+    - regulace hloubek a výšek v nf zesilovačích
+    - oddělení telefonního a počítačového signálu u ADSL modemů
+    - výhybky pro oddělení hloubek a výšek v reproduktorových soustavách
+
+### Nežádoucí účinky
+- Všudypřítomné neodstranitelné parazitní kapacity
+- vytvářejí dolní propusti, které např. zpomalují naše počítače
+- vytvářejí horní propusti, které např. rozkmitávají naše zesilovače
+
+### Shrnutí
+- **Dolní propust**
+    - propouští nízké kmitočty
+    - výstupní napětí je zpožděné za vstupním
+    - z obdélníkového průběhu propustí vodorovné úseky
+    - zpomaluje počítače
+- **Horní propust**
+    - propouští vysoké kmitočty
+    - výstupní napětí předbíhá vstupní
+    - z obdélníkového průběhu propustí svislé hrany
+    - rozkmitává zesilovače
+- **Užití**
+    - oddělení signálů odlišných kmitočtů
+    - potlačení nežádoucích signálů
+
+### Pásmová propust
+- band pass
+
+<img src="./.assets/pasmova_propust.png" width="25%" height="25%" />
+
+### Pásová zádrž
+- Band stop
+
+<img src="./.assets/pasmova_zadrz.png" width="25%" height="25%" />
 
 ## Analogové filtry
 - výhody:
+    - Velký frekvenční rozsah
+    - Jednoduchá realizovatelnost
+    - Cena
 - nevýhody:
+    - Menší frek. rozsah v realizaci
+    - Citlivost na šum
+    - Nepřesnost
+    - Nelinearita
+    - Špatná dynamika
+    - Špatná opakovatelnost ve výrobě
 ### Pasivní
 - nejjednodušší
 - serio-paralelnní zapojení RLC
@@ -239,4 +392,116 @@ $F_v > 2*f_{max}[s^-1]$
 - obecně nižšího řádu ne FIR
     - stejné vlastnosti, ale rychlejší
 - větší strmost přechodu
-- nelineární fáze
+- nelineární fáze
+
+# Taktovací signál a jeho zdroje
+## Hodinový signál
+- Obvykle elektrický signál jehož změna způsobuje změnu stavu sekvenčního obvodu
+- CLK
+- Synchronizace obvodů
+- Většinou obdélníkový signál 1:1
+- Typicky synchronizace na náběžnou nebo sestupnou hranu (případně i a obě – dvojitá rychlost)
+
+## Úrovňová pásma logického signálu
+
+<img src="./.assets/urovnova_pasma.png" width="25%" height="25%" />
+
+## Vlastnosti
+- Střída (1:1)
+- Amplituda
+- Strmost hran
+- Počet fází (dnes většinou 1)
+- Stabilita
+
+## Chyby hodinových signálů
+- jitter
+- drift
+
+## Oscilátory;
+- Mechanické
+    - Kyvadlo 
+    - Struna 
+    - Pružina
+- Elektrické
+    - RC, LC, Krystalové
+    - Multi-vibrátory z klopných obvodů
+
+### Rozdělení elektrických oscilátorů
+- Podle:
+    - průběhu výstupního signálu
+    - velikosti výstupní frekvence
+    - způsobu vzniku oscilací
+    - typu zpětnovazebního členu
+
+## Průběh signálu
+- Sinusové
+- Obdélníkové
+- Generátory funkcí
+    - Pila
+    - Trojúhelník
+    - A další
+
+## Velikost frekvence
+- Nízkofrekvenční (do 1 MHz)
+- Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz)
+- Generátory cm vln (až desítky GHz)
+
+## Způsob vzniku oscilací
+- Zpětnovazební (spojení zesilovače + obvodu kladné zpětné vazby)
+- Parametrické (využívá se negativní diferenciální odpor součástek)
+- Astabilní (volně kmitající) klopné obvody - multivibrátory
+
+## Zpětná vazba
+- RC oscilátory
+- LC oscilátory (Colpitts, Hartley, Clapp)
+- Krystalové oscilátory
+
+## LC oscilace
+<img src="./.assets/LC_oscilace.png" width="25%" height="25%" />
+
+## LC oscilátor
+- Samotné oscilace na výše popsaném principu
+- Obsahují dále zesilovací člen a zpětnou vazbu
+    - Tím získáme netlumené kmity
+- Velmi málo zkreslený průběh výstupu
+- Vhodné pro vyšší frekvence
+- Colpittův oscilátor
+
+## RC oscilátory
+- Konstrukčně nejjednodušší
+- Oscilace vzniká na základě zpětné vazby
+- Nutno udržet fázový posun mezi zesilovačem a zpětnovazebním obvodem na 0
+- Zesílení nutno udržet co nejblíže 1
+
+<img src="./.assets/RC_oscilator.png" width="25%" height="25%" />
+
+- Malá stabilita
+- Špatně se přelaďují
+- Konstrukčně jednoduché
+    - Jen odpory a kondenzátory 
+    - Nejsou potřeba konstrukčně náročné cívky
+- Mnohdy jediné řešení pro nízké kmitočty
+- Použití právě pro nízké kmitočty
+
+## Krystalové oscilátory
+- Krystal 
+    - křemíková destička mezi dvěma elektrodami
+    - Pokud přivedeme střídavé napětí na destičky krystal začne mechanicky kmitat
+    - Kmitání závisí na rozměrech
+- Krystal „nahradí“ LC člen
+- Velmi přesné
+    - Použití v měřících přístrojích, hodinách
+- Od desítek kHz po stovky MHz
+- O něco dražší
+- Trochu složitější konstrukce 
+
+## Multivibrátory
+- Astabilní klopné obvody
+- Nemají stabilní stav a kmitají mezi dvěma různými
+- Lze je sestavit z tranzistorů nebo z hradel
+- Jednoduché
+- Malá stabilita frekvence
+- Možnost mít dvě různé frekcence z jednoho obvodu
+- Rozsah frekvence
+    - Od zlomků Hz
+    - Po maximální frekvenci tranzistoru