Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


АЦП дифференциального кодирования



АЦП сравнения с пилообразным сигналом

АЦП с уравновешиванием заряда

Конвейерные АЦП

АЦП с промежуточным преобразованием в частоту следования импульсов.

3. Рассчитать выходное напряжение на ОУ, работающего в режиме вычитателя, если V2=10, V1=5, Rf=1000, Rg=25000, R1=5 и R2=10.

Формула для расчета выходного напряжения на ОУ, работающем в режиме вычитателя, имеем:

Подставим в это выражения, условие, получим:

 


№_____15______

1. Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от двоичного кода на адресной шине. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду (это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный), (цифровые многопозиционные переключатели, по-другому, коммутаторы). У мультиплексора может быть, например, 16 информационных входов, 4 управляющих входа (входа селекции) и один выход. Это означает, что если к этим 16 входам присоединены 16 источников цифровых сигналов – генераторов последовательных цифровых слов, то байты от любого из генераторов можно передавать в единственный выходной провод. Для этого нужный нам вход требуется выбрать, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четвертой степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Мультиплексоры способны выбирать (селектировать) определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Мультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Без применения мультиплексоров невозможно построить высокоскоростные сети связи, эффективно резервировать передаваемый по сетям трафик и масштабировать эксплуатируемые сети. D0-D3 информационными входами. А0-А1 адресными входами.

Характеристики АЦП.

Разрешение АЦП — минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП — связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП.

Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в битах, в троичных АЦП измеряется в тритах. Например, двоичный АЦП, способный выдать 256 дискретных значений, имеет разрядность 8 бит, поскольку 28 = 256, троичный АЦП, имеющий разрядность 8 трит, способен выдать 6 561 дискретное значение, поскольку 38 = 6561.

Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений. Например:

Пример

Диапазон входных значений = от 0 до 10 вольт

Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 212 = 4096 уровней квантования

Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0)/4096 = 0, 00244 вольт = 2, 44 мВ

Разрядность троичного АЦП 12 трит: 312 = 531 441 уровень квантования

Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-0)/531441 = 0, 0188 мВ = 18, 8 мкВ

На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается эффективной разрядностью, которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумлённого сигнала младшие разряды выходного кода практически бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности.

Точность. Ошибки квантования являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранён ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчёте находится в пределах от нуля до половины МЗР.

Как правило, амплитуда входного сигнала много больше, чем МЗР. В этом случае ошибка квантования не коррелирована с сигналом и имеет равномерное распределение. Её среднеквадратическое значение совпадает с среднеквадратичным отклонением распределения, которое равно. В случае 8-битного АЦП это составит 0, 113 % от полного диапазона сигнала.

Нелинейность. Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика (в указанном выше смысле) отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки.

Важным параметром, описывающим нелинейность, является интегральная нелинейность (INL) и дифференциальная нелинейность (DNL).

Частота дискретизации. Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП.

Непрерывно меняющийся сигнал с ограниченной спектральной полосой подвергается оцифровке (то есть значения сигнала измеряются через интервал времени T — период дискретизации) и исходный сигнал может быть точно восстановлен из дискретных во времени значений путём интерполяции. Точность восстановления ограничена ошибкой квантования. Однако в соответствии с теоремой Котельникова-Шеннона точное восстановление возможно только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала.

Поскольку реальные АЦП не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным по крайней мере от начала до конца процесса преобразования (этот интервал времени называют время преобразования). Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП — устройства выборки-хранения — УВХ. УВХ, как правило, хранит входное напряжение в конденсаторе, который соединён со входом через аналоговый ключ: при замыкании ключа происходит выборка входного сигнала (конденсатор заряжается до входного напряжения), при размыкании — хранение. Многие АЦП, выполненные в виде интегральных микросхем содержат встроенное УВХ.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения: 1 разряд = 5В; 2 разряд = 2, 5В; 3 разряд = 1, 25В; 4 разряд = 0, 625В;

5 разряд = 0, 3125В;

6 разряд = 0, 15625В;

Так как 5, 9735В> 5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда получаем высокое напряжение. Замыкаем 3 разряд, также получаем высокое напряжение. Замыкаем 4 разряд, на выходе получаем напряжение, равное 5, 625В. Замыкаем 5 разряд получаем на выходе требуемое напряжение, это соответствует коду 100110.

 


№_____16______

1. Демультиплексор - устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и куча выходов. Демультиплексор — устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Ко входу подключается тот выход, чей номер соответствует состоянию двоичного кода (устройство, которое преобразует последовательный код в параллельный).

Демультиплексоры – цифровые многопозиционные переключатели, также называемые коммутаторами. У демультиплексора может быть, например, 1 информационный вход, 4 управляющих входа (входа селекции) и 16 выходов. Это означает, что если на этот единственный вход подается какой-то цифровой сигнал, то его можно коммутировать на любой из этих 16 выходов. Для этого требуется выбрать нужный нам вход, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четверной степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Демультиплексоры также способны выбирать, селектировать определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Демультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Демультиплексоры (размножители сигналов) могут применяться в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами, энергетических объектов, в аппаратуре технической диагностики, для комплексной автоматизации объектов атомной энергетики и в других областях промышленности.

Демультиплексор на 4 выхода

 

Из-за схожести структур мультиплексора и демультиплексора в КМОП сериях есть микросхемы, которые одновременно являются мультиплексорром и демультиплексором, смотря с какой стороны подавать сигналы.

Разрядный ЦАП.

Основными параметрами и эле­ментами полного ЦАП являются: опорное напряжение, резисторы для обеспечения на­бора взвешенных напряжений, токов или коэффициентов усиления, переключатели для определения того, из каких " разрядов" будет складываться выходной сигнал, и пре­образователь для получения желаемого фор­мата выходных данных (напряжение или ток), уровня и полного сопротивления. К то­му же преобразователь требует наличия уп­равления переключателями и логического пе­ревода входного цифрового формата и уров­ней (на схеме не показано).

Поскольку суммирующая точка находит­ся в схеме на рис. 15.9 на виртуальной " зем­ле", при замыкании переключателя на соот­ветствующем резисторе оказывается напря­жение UОП. В результате ток, равный UОП/Rt протекает от суммирующей точки через со­противление, переключатель и источник опор­ного напряжения обратно к земле. Аналогич­но протекают токи от суммирующей точки операционного усилителя через другие цепи, в которых замкнуты переключатели. Един­ственный путь для суммарного тока - это резистор RВЫХ в цепи обратной связи. На­пряжение UВЫХ должно иметь соответствую­щее значение, при котором выполняется условие:

 

Следовательно, вклад i-го разряда в выход­ное напряжение:

 

Отношение RВЫХ/Ri эквивалентно " вкладу" в выходной сигнал разряда 2-i. На практике для преобразователей со сред­ней или высокой разрешающей способностью эта схема применяется довольно редко. Здесь она приведена только для пояснения принци­па действия. Широкий диапазон требуемых сопротивлений эффективно реализовать очень трудно. Кроме того, серьезные требования предъявляются к переключателям, у кото­рых должно обеспечиваться высокое отноше­ние сопротивления утечки в разомкнутом состоянии к последовательному сопротив­лению в замкнутом состоянии.

3. Рассчитать выходное напряжение на ОУ, работающего в режиме вычитателя, если V2=10, V1=5, Rf=1000, Rg=25000, R1=5 и R2=10.

Подставим в это выражения, условие, получим:

 


№_____17______

Мультиплексор из 4 в 1.

Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор - переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду (это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный), (цифровые многопозиционные переключатели, по-другому, коммутаторы). У мультиплексора может быть, например, 16 информационных входов, 4 управляющих входа (входа селекции) и один выход. Это означает, что если к этим 16 входам присоединены 16 источников цифровых сигналов – генераторов последовательных цифровых слов, то байты от любого из генераторов можно передавать в единственный выходной провод. Для этого нужный нам вход требуется выбрать, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четвертой степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Мультиплексоры способны выбирать (селектировать) определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Мультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Без применения мультиплексоров невозможно построить высокоскоростные сети связи, эффективно резервировать передаваемый по сетям трафик и масштабировать эксплуатируемые сети.

 

D0-D3 информационными входами.

А0-А1 адресными входами.

2. ЦАП с делителем типа R-2R. ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.

Многозвенная схема типа R-2R состоит из нескольких последовательно вклю­ченных резисторов R12, R23 и R34 с сопротивлением R и ряда параллельно вклю­ченных резисторов R1, R2, R3, R4 с сопро­тивлением 2R. Выходной согласующий рези­стор RC имеет сопротивление 2R.

Переключатели располагаются последовательно с па­раллельно включенными резисторами, и ток в каждой параллельной ветви схемы направ­лен или к суммирующей точке усилителя (в виртуальную " землю" ), или к общей ли­нии, которая заземлена.

Работу схемы типа R-2R легче понять, если проанализировать ее в " обратном на­правлении" и записать (15.7):

 

 

Поскольку R4 и RC равны и включены параллельно, их общее сопротивление со­ставляет R34, следовательно (15.9):

 

Кроме того, R3 = R4, а ток через резистор R з (15.9):

 

Продолжая рассуждения подобным обра­зом, получаем (15.10-12):

 

 


Следовательно, токи через параллельные ветви и напряжения в узлах образуют про­грессию. Очевидно, что на характер этой про­грессии не влияет количество " ячеек", будь их 4, 10 или 12.

Управляемые переключателями двоично-взвешенные токи I1 - I4 вносят свой вклад в общий ток или, проходя через операционный усилитель, в выходное напряжение. Если счи­тать, что переключатели, находящиеся в состоя­нии, соответствующем 1, направляют токи в линию суммирующей точки, а в состоянии, соответствующем 0, - в общую линию, то ток в общей линии является дополнением тока в линии суммирующей точки. В случае биполярного сигнала ток общей линии пода­ется вместо земли на суммирующую точку второго инвертирующего операционного уси­лителя.

В КМОП-переключателях транзисторы VT1и VT2, VT4 и VT5, VT6 и V7 представляют собой набор логических инверторов. Транзи­сторы VTS и VT9 осуществляют аналоговую коммутацию. Транзистор VT3 обеспечивает положительную обратную связь, ускоряющую переключение. Поскольку напряжения в точ­ках В и С находятся в противофазе, переклю­чающие транзисторы включаются не в фазе: когда транзистор VT8 заперт, транзистор VT9 находится в проводящем состоянии.

На практике необходимо учитывать со­противления замкнутых переключателей (Rвкл), действующих последовательно с со­противлениями Ri параллельно включенных резисторов. Если значением Rвкл нельзя пре­небречь по сравнению с Ri, то ЦАП может оказаться нелинейным. Ситуацию легко ис­править, построив переключатели таким об­разом, чтобы Rвкл возрастало от ветви к вет­ви в двоичной прогрессии. Поскольку токи убывают в двоичной прогрессии, падение на­пряжения на всех Rвкл будет одинаковым, и в результате погрешность вычисления ока­жется незначительной.

Показанная схема может работать от логи­ческих уровней ТТЛ или КМОП. Диоды VD1 и VD2 защищают КМОП-переключатели от разрушения при приложении напряжений об­ратной логики или суммирующей точки (пере­грузки). Так как доля UОП приходящаяся на переключатели, весьма мала, ЦАП можно использовать в качестве умножителей как при положительных, так и при отрицательных входных аналоговых сигналах. Достоинством КМОП-приборов является небольшая потреб­ляемая мощность в стационарном режиме.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения:

1 разряд = 5В;

2 разряд = 2, 5В;

3 разряд = 1, 25В;

4 разряд = 0, 625В;

5 разряд = 0, 3125В;

6 разряд = 0, 15625В;

Так как 6, 875В> 5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда напряжение на выходе повысится до 7, 5В, а это высокое напряжение, следовательно 2 разряд = 0. Если замкнуть 3 разряд, напряжение на выходе повысится до 6, 25В. Замыкая на выходе получаем напряжение 6, 875В, что соответствует коду 101100.

 


№_____18______

Демультиплексор на 4 входа.

Демультиплексор. Демультиплексор - устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и куча выходов. Демультиплексор — устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Ко входу подключается тот выход, чей номер соответствует состоянию двоичного кода (устройство, которое преобразует последовательный код в параллельный).

Демультиплексоры – цифровые многопозиционные переключатели, также называемые коммутаторами. У демультиплексора может быть, например, 1 информационный вход, 4 управляющих входа (входа селекции) и 16 выходов. Это означает, что если на этот единственный вход подается какой-то цифровой сигнал, то его можно коммутировать на любой из этих 16 выходов. Для этого требуется выбрать нужный нам вход, подав на четыре входа селекции (т.е выбора номера канала, т.к 2 в четверной степени = 16) двоичный код адреса. Так, для передачи на выход данных от канала номер 9 следует установить код адреса 1001. Демультиплексоры также способны выбирать, селектировать определенный канал. Поэтому их иногда называют селекторами.

Демультиплексоры различаю по способам адресации, наличию входов разрешения и инверсных выходов.

Демультиплексоры (размножители сигналов) могут применяться в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами, энергетических объектов, в аппаратуре технической диагностики, для комплексной автоматизации объектов атомной энергетики и в других областях промышленности.

 

Из-за схожести структур мультиплексора и демультиплексора в КМОП сериях есть микросхемы, которые одновременно являются мультиплексором и демультиплексором, смотря с какой стороны подавать сигналы.

2. АЦП прямого преобразования.

Преобразователь этого типа, называемый в литературе также АЦП с поразрядным уравновешиванием, является наиболее распространенным вариантом последовательных АЦП.

В основе работы этого класса преобразователей лежит принцип дихотомии, т.е последовательного сравнения измеряемой величины с 1/2, 1/4, 1/8 и т.д. от возможного максимального значения ее. Это позволяет для N-разрядного АЦП последовательного приближения выполнить весь процесс преобразования за N последовательных шагов (итераций) вместо 2N-1 при использовании последовательного счета и получить существенный выигрыш в быстродействии. Так, уже при N=10 этот выигрыш достигает 100 раз и позволяет получить с помощью таких АЦП до 105...106 преобразований в секунду. В то же время статическая погрешность этого типа преобразователей, определяемая в основном используемым в нем ЦАП, может быть очень малой, что позволяет реализовать разрешающую способность до 18 двоичных разрядов при частоте выборок до 200 кГц (например, DSP101 фирмы Burr-Brown).

Рассмотрим принципы построения и работы АЦП последовательного приближения на примере классической структуры (рис. 9а) 4-разрядного преобразователя, состоящего из трех основных узлов: компаратора, регистра последовательного приближения (РПП) и ЦАП.

После подачи команды " Пуск" с приходом первого тактового импульса РПП принудительно задает на вход ЦАП код, равный половине его шкалы (для 4-разрядного ЦАП это 10002=810). Благодаря этому напряжение Uос на выходе ЦАП (рис. 9б)

Uос=23h., где h - квант выходного напряжения ЦАП, соответствующий единице младшего разряда (ЕМР). Эта величина составляет половину возможного диапазона преобразуемых сигналов. Если входное напряжение больше, чем эта величина, то на выходе компаратора устанавливается 1, если меньше, то 0. В этом последнем случае схема управления должна переключить старший разряд d3 обратно в состояние нуля. Непосредственно вслед за этим остаток Uвх - d3 23 h таким же образом сравнивается с ближайшим младшим разрядом и т.д. После четырех подобных выравнивающих шагов в регистре последовательного приближения оказывается двоичное число, из которого после цифро-аналогового преобразования получается напряжение, соответствующее Uвх с точностью до 1 ЕМР. Выходное число может быть считано с РПП в виде параллельного двоичного кода по N линиям. Кроме того, в процессе преобразования на выходе компаратора, как это видно из рис. 9б, формируется выходное число в виде последовательного кода старшими разрядами вперед.

Быстродействие АЦП данного типа определяется суммой времени установления tуст ЦАП до установившегося значения с погрешностью, не превышающей 0, 5 ЕМР, времени переключения компаратора tк и задержки распространения сигнала в регистре последовательного приближения tз. Сумма tк + tз является величиной постоянной, а tуст уменьшается с уменьшением веса разряда. Следовательно для определения младших разрядов может быть использована более высокая тактовая частота. При поразрядной вариации fтакт возможно уменьшение времени преобразования tпр на 40%. Для этого в состав АЦП может быть включен контроллер.

При работе без устройства выборки-хранения апертурное время равно времени между началом и фактическим окончанием преобразования, которое так же, как и у АЦП последовательного счета, по сути зависит от входного сигнала, т.е. является переменным. Возникающие при этом апертурные погрешности носят также нелинейный характер. Поэтому для эффективного использования АЦП последовательного приближения, между его входом и источником преобразуемого сигнала следует включать УВХ. Большинство выпускаемых в настоящее время ИМС АЦП последовательного приближения (например, 12-разрядный МАХ191, 16-разрядный AD7882 и др.), имеет встроенные устройства выборки-хранения или, чаще, устройства слежения-хранения (track-hold), управляемые сигналом запуска АЦП. Устройство слежения-хранения отличается тем, что постоянно находится в режиме выборки, переходя в режим хранения только на время преобразования сигнала.

Данный класс АЦП занимает промежуточное положение по быстродействию, стоимости и разрешающей способности между последовательно-параллельными и интегрирующими АЦП и находит широкое применение в системах управления, контроля и цифровой обработки сигналов.

3. Формула для расчета выходного напряжения на ОУ, работающем в режиме инвертора, имеем:

Подставим в это выражение условие, получим:


№_____19______

ПЗУ.

Постоянным запоминающим устройством называется энергонезависимая память, используемая для хранения массива неизменяемых данных. Такие устройства необходимы для замены простейших логических элементов низкой степени интеграции, хранения программ в микроконтроллерах, таблиц цифровых отображений сигналов (в генераторах и анализаторах сигналов), начальных загрузчиков ЭВМ, кодовых сигналов систем дистанционного управления.

По разновидностям схемотехники устройств ПЗУ делят на четыре типа:

· Программируемые изготовителем ПЗУ (ROM)

· Однократно программируемые пользователем ПЗУ (PROM)

· Многократно программируемые пользователем ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием (EPROM)

· Многократно программируемые пользователем ПЗУ с электрическим стиранием (EEPROM)

Базовую структуру ПЗУ можно представить в виде дешифратора адреса и совокупности подключенных к нему элементов ИЛИ.

Интегрирующий АЦП.

Теория и решение. а) Интегрирующий АЦП измеряет время, необходимое для то­го, чтобы выходной сигнал интегратора про­шел с постоянной (опорной) скоростью че­рез весь диапазон значений напряжений, про­порциональных среднему входному сигналу.

Схем на рис. 15.17, а. В на­чальный момент времени на интегратор пода­ется входное напряжение и начинается инте­грирование входного сигнала Ui. Одновре­менно счетчик начинает подсчет тактовых импульсов. Отсчитав за время t1 несколь­ко тактовых импульсов N1 счетчик пере­ключает вход интегратора.

Теперь на интегратор подается опорное напряжение UОП, имеющее полярность, про­тивоположную входному сигналу. Он начи­нает интегрировать в противоположном на­правлении с постоянной скоростью, а счет­чик снова подсчитывает тактовые импуль­сы. Когда выходной сигнал интегратора до­стигает своего исходного значения, компа­ратор отключается и преобразование завер­шается. Прекращается следование тактовых импульсов, интегратор фиксируется на ис­ходном значении. Можно показать, что количество отсчетов отражающее время пропорционально среднему входному на­пряжению Ui. Выходной сигнал интеграто­ра показан на рис. 15.17, б.

Поскольку выходной сигнал интегратора после первого такта интегрирования U1 ра­вен изменению выходного сигнала после вто­рого такта интегрирования U2 можно запи­сать, что

Следовательно, .

Так как время пропорционально количе­ству отсчетов, то .

До тех пор пока значения R, С и частоты тактовых импульсов остаются неизменны­ми во время преобразования, точность пре­образования от них не зависит. Она опреде­ляется смещением усилителя, дрейфом на­пряжения смещения, нелинейностью динами­ческих характеристик переключателей, инте­гратора и компаратора.

Выходной сигнал счетчика может быть двоичным или двоично-десятичным. Главным образом интегрирующие АЦП применяются в щитовых измерительных приборах с цифровой индикацией, и чаще употребляется двоично-десятачная форма записи.

б) Интегрирующие АЦП работают гораздо медленнее, чем АЦП последовательных при­ближений, но они имеют значительно большую потенциальную точность, исключа­ют потерю кодов, обладают помехоустойчи­востью, а также вследствие использования меньшего количества высокоточных элемен­тов гораздо дешевле.

в) Погрешности интегрирующих преобра­зователей минимизируются двумя способами: аналоговым и цифровым. Оба требуют времени для коррекции ошибок. Наиболее хорошо известен метод коррекции нуля - после завер­шения преобразования вход отсоединяется от источника опорного напряжения и заряжа­ется конденсатор C1 (рис. 15.18), напряжение которого через буферное устройство подает­ся на вход интегратора. Компаратор и интегратор соединены друг с другом местной цепью обратной связи с коэффициентом пере­дачи 1. Второй конденсатор С2 заряжается до напряжения, равного сумме опорного на­пряжения и напряжений смещения буферно­го устройства и интегратора. Интегрирую­щий конденсатор заряжается до напряжения смещения компаратора.

При получении команды на начало пре­образования конденсатор С1 отсоединяется от источника опорного напряжения и земли. На ранее заземленный вывод подается вход­ной сигнал. Конденсатор С2 отсоединяется от выхода компаратора. К интегрирующему резистору прикладывается напряжение, рав­ное входному, и далее происходит процесс интегрирования. Выходной сигнал интеграто­ра изменяется в соответствующем направле­нии (в зависимости от полярности входно­го сигнала) относительно напряжения нуле­вого смещения компаратора.

После отсчета N1 тактовых импульсов на выходе интегратора появляются проинте­грированное суммарное напряжение сигна­ла и напряжение смещения компаратора. Вход буферного устройства переключается или на землю, или на источник опорного напряжения. Направление интегрирования определяется полярностью входного на­пряжения. Когда напряжение на выходе ин­тегратора становится равным напряжению смещения компаратора, преобразование заканчивается.

г) Метод интегрирования обеспечивает подавление шума, любой высокочастотный шум усредняется. К тому же происходит полное (теоретически) подавление основной и всех остальных гармоник частоты, период которых равен периоду интегрирования сигнала. Следовательно, что бы получить достаточно е подавление наводки с частотой 60 Гц и ее гармоник, период интегрирования устанавливают равным 16, 7 мкс или кратным этому значению.

3. Для того чтобы определить, какие переключатели замкнуты, воспользуемся методом последовательного приближения. Коммутируемые выводы обеспечивают напряжения:

1 разряд = 5В;

2 разряд = 2, 5В;

3 разряд = 1, 25В;

4 разряд = 0, 625В;

5 разряд = 0, 3125В;

6 разряд = 0, 15625В;

Так как 8, 75В> 5В, следовательно 1 разряд = 1. После замыкания 2 разряда напряжение на выходе повысится до 7, 5В. Если замкнуть 3 разряд, то на выходе мы получим удовлетворяющее нас напряжение, эквивалентно коду 111000.

 


№_____20______


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 950; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.076 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь