Introduction to analog and digital data processing. Analog and digital signal, measurement of electrical quantities
(current, voltage, conductivity, resistance, capacity, inductance). Architecture of personal computer, input/output
circuits, standard interfaces. Computer acquisition of experimental data. Software for data acquisition and control
of physical experiments.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.06.2021)
Úvod do analogového a číslicového zpracování dat. Zpracování analogového a číslicového signálu. Měření
elektrických veličin (proud, napětí, vodivost, odpor, kapacita, indukčnost). Architektura osobního počítače,
vstupní/výstupní obvody, standardní rozhraní. Počítačový sběr experimentálních dat. Software pro sběr dat a řízení
experimentu.
Course completion requirements -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
A condition for obtaining credit ("Zapocet") is preparation
and handing in a report on the measured tasks as part of the practical exercise for the subject.
The nature of the study control of the subject excludes credit correction dates.
The course ends with an oral exam.
The requirements for the exam correspond to the course syllabus to the extent,
which was presented at the lecture.
The candidate registers for the exam after receiving credit.
In the exam, the student typically receives 2-3 partial questions and has 30 min.
for preparation (additional questions during the exam are not excluded).
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.06.2021)
Podmínkou získání zápočtu je vypracování a odevzdání referátu o naměřených úlohách v rámci praktického cvičení k předmětu.
Povaha kontroly studia předmětu vylučuje opravné termíny zápočtu.
Předmět je zakončen ústní zkouškou.
Požadavky u zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.
Ke zkoušce se uchazeč přihlašuje po získání zápočtu.
U zkoušky student dostává typicky 2-3 dílčí otázky a má 30 min. na přípravu (další doplňující otázky v průběhu zkoušky nejsou vyloučeny).
Literature - Czech
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.06.2021)
M. Tichý, Elektronika, www skripta, http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/
M. Šícha, M. Tichý: Elektronické zpracování signálù, skripta MFF, Karolinum, Praha, 1998.
Další dle doporučení přednášejících.
Syllabus -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.06.2021)
1. Introduction to analog and digital data processing
Deterministic and random signals and their characteristics. Principles of electrical and nonelectrical quantity measurements, low-signal measurement. Nonelectrical quantity to electric signal conversion (sensors and actuators, basic examples).
2. Analog signal processing
Analog electrical signal processing, amplification and filtering. Operational amplifiers (principles, typical usage diagrams, overview of op-amp classes for various applications), principles of comparators and sampling, voltage/current converters, precise voltage and current sources, active filters.
3. Digital signal processing
Sampling, quantization and spectrum of signal, Nyquist theorem and aliasing. Digitizing of analog signal, conversion errors, interconnection of signal sources. Measurement of time intervals/frequency, event counting.
4. Electrical measurements
Measurement fundamentals, electrical signal switching and interconnection, analog and discrete signal. Basic electronic measurement instruments, multimeters, analog, digital, storage and sampling oscilloscopes, logical analyzers,. Signal generators.
5. Personal computer architecture
Basics of personal computer architecture, structure and description of internal communication. CPU architecture (contemporary microprocessors), overview of memory technology, internal buses, input/output circuits, disk storage interface standards. PC interfaces for serial communication. Analog and digital current loop. Galvanic isolation of electronic blocks. Local computer network in physical laboratory (Ethernet).
6. Computer acquisition of experimental data
Block diagram of computer controlled experiment, sensors and signal conditioning. Tutorial of process control. Laboratory means for measurement and data acquisition. Intelligent measurement instruments. Introduction and overview to plug-in laboratory measurement cards for data acquisition and experiment control.
7. Sofware for data acquisition and experiment control
Basics of graphical programming, data acquisition and processing and experiment control in NI LabView environment.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.06.2021)
1. Úvod do analogového a číslicového zpracování dat
Deterministické a náhodné signály a jejich charakterizace. Principy měření elektrických a neelektrických veličin, měření malých signálù. Převod neelektrických veličin na elektrický signál a zpět (čidla a akční členy - příklady základních typů).
2. Zpracování analogového signálu
Zpracování analogového elektrického signálu, zesilování a filtrace. Operační zesilovače (princip, různé typy zapojení a přehled typů vhodných pro jednotlivé aplikace), princip komparátoru a vzorkovacích obvodů, převodníky napětí/proud, přesné zdroje napětí a proudu, princip aktivních filtrů.
3. Zpracování číslicového signálu
Vzorkování, kvantování a spektrum signálu, Nyquistův teorém a aliasing. Digitalizace analogového signálu, chyby měření, připojování zdrojů signálu. Měření času/frekvence, čítání událostí.
4. Měření elektrických veličin
Zásady měření, spínání a vedení elektrických signálů, spojitý a diskrétní signál. Základní elektronické měřící přístroje, multimetry, osciloskopy analogové, digitální, paměťové a vzorkovací, logické analyzátory. Generátory signálů.
5. Architektura osobního počítače
Základní architektura počítače typu PC, struktura a popis vnitřní komunikace. Architektura CPU (typy mikroprocesorů), typy pamětí, vnitřní sběrnice, vstupní/výstupní obvody, standardy připojení diskové paměti Rozhraní pro sériovou komunikaci Analogová a digitální proudová smyčka. Galvanické oddělení elektronických bloků. Lokální počítačová síť ve fyzikální laboratoři (Ethernet).
6. Počítačový sběr experimentálních dat
Základní schéma počítačem řízeného experimentu, čidla a úprava signálu. Základy regulační techniky. Laboratorní prostředky měření a sběru dat. Inteligentní měřící přístroje. Přehled a vysvětlení funkcí vsuvných měřicích karet, určených pro sběr dat a řízení procesů, způsoby jejich použití.
7. Software pro sběr dat a řízení experimentu
Základy grafického programování, sběr a zpracování dat a řízení experimentu systémy LabView.
