evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 20

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

П о э т о м у д л и т е л ь н о с т ь п р я м о у г о л ь н о г о и м п у л ь с а , воз­д е й с т в у ю щ е г о н а ВС, м о ж е т н е с к о л ь к о о т л и ч а т ь с я о т в р е м е н н о г о интер­в а л а Atx. Это о т л и ч и е п р и в о д и т к п о г р е ш н о с т и , к о т о р а я н о с и т случай­ныйхарактер.Дляе е у м е н ь ш е н и я с л е д у е т п о в о з м о ж н о с т и увеличи­вать отношение сигнал/помеха на входе Б Ф .Третьячисловоевеличинысоставляющаязначениепогрешностивременногоявляетсяследствиемтого,чтои н т е р в а л а Atx н е п р е р ы в н о й а н а л о г о в о йз а м е н я е т с я ц е л ы м ч и с л о м п е р и о д о в Тсч. П о с к о л ь к уинтер­в а л Atx в о б ш е м случае не к р а т е н Тсч, то в о з н и к а е т п о г р е ш н о с т ь дис­к р е т н о с т и , абсолютное значение к о т о р о й не превосходит длительностипериодаследованиясчетных и м п у л ь с о в :|ДД|< Тсч.

С у щ е с т в у ю т спо­собы уменьшения погрешности дискретности. Самый прямой связан сувеличениемчастотыследованиясчетныхимпульсов;ксожалению,с у щ е с т в е н н о м у п р о д в и ж е н и ю в э т о м н а п р а в л е н и и п р е п я т с т в у ю т техни­ческие сложности создания высокочастотной аппаратуры. Применяетсятакже синхронизация счетных импульсов с началом дискретизирующего77«6ь.хВСгеиtВыход\"ttTiI —«t1« гВходW«к,*-iiБФУС\tzГЛИН ut2t^ti|^BbixNt1Puc. 2.41временного интервала;этопозволяетвдвоеу м е н ь ш и т ь з н а ч е н и е по­г р е ш н о с т и дискретности.

И м е ю т с я и другие, более с л о ж н ы е , но зато иболее э ф ф е к т и в н ы е способы [ 8 ] .В качестве примераногоАЦП,тока( р й с . 2 . 4 1 , а).р а с с м о т р и м с т р у к т у р н у ю с х е м у время-импульс­использующегосявцифровыхвольтметрахпостоянногоЭтот А Ц П п р е о б р а з у е т п о с т о я н н о е н а п р я ж е н и е вц и ф р о в о й к о д .

Н а р я д у с б л о к а м и , представленными на рис. 2.40, онсодержитгенератор линейноройство сравненияпоступаетu(l.импульсселекторначинаетзапускаетсяподаетсянаГЛИН.устройствои(2 в м о м е н т , к о г д аЧислоиГ Л И Н , уст­ктому,чтовременнойв ы х о д с ч е т н ы е и м п у л ь с ы исч.

Одно­ЛинейноизменяющеесякотороенаУС.И м п у л ь с и{2прекращениюВременныеимпульсов,напряжениянапряжение иквырабатываетимпульсс т а н о в и т с я р а в н ы м их, в х о д н о м у н а п р я ж е н и ю ,селектораимпульсов.приводитсравнения,поступающемувременногоныхЭтоп р о п у с к а т ь навременнопостоянноизменяющегося(УС), а также блок управления ( Б У ) . На БФ с БУдиаграммызаполняющихприводит кпрохожденияприведенывременнойчерезнаинтервалзакрытиюнегорис.г2—счет­2.41,tx,б.при­ближенно дается ф о р м у л о йN~(t2Но f 2рости78- h)ITC4.(2.88)— fi =ux/k, где k — и з в е с т н ы й к о э ф ф и ц и е н т , з а в и с я щ и й от ско­нарастаниял и н е й н о и з м е н я ю щ е г о с я н а п р я ж е н и я ик.

Т а к и м об-иВСги6ых-гаuгикд8УУхВых«оРис. 2.42разом,(2.89)ИЛИ(2.90)Погрешностьпреобразования,к р о м е р а с с м о т р е н н ы х ранеесостав­л я ю щ и х , с о д е р ж и т т а к ж е в к л а д о т л и н е й н о с т и н а п р я ж е н и я Г Л И Н , не­стабильностикоэффициентат.е.к,нестабильностинаклонакривойл и н е й н о и з м е н я ю щ е г о с я н а п р я ж е н и я и с м е щ е н и я н у л я . Ш у м о в а я по­м е х а и ш , н а л о ж е н н а я н а в х о д н о е н а п р я ж е н и е их, т а к ж е я в л я е т с я источ­н и к о м погрешности, п о с к о л ь к у при наличии т а к о й п о м е х и устройствос р а в н е н и я в ы р а б а т ы в а е т и м п у л ь с uf2 не в м о м е н т , к о г д а u K = их, а вм о м е н т , к о г д а uKмощи=их + иш.

П о д а в л е н и е п о м е х о с у щ е с т в л я е т с я п р и по­специальных фильтров.О б щ а я приведенная погрешность АЦПданного типа составляет о к о л о 0,1%.А Ц П с ч а с т о т н о - и м п у л ь с н ы м п р е о б р а з о в а н и е м . В частотно-импульс­ныхАЦПвходнаяпредварительноаналоговаяпреобразуетсявеличинав(например,частотуследованиянапряжениеих)импульсов/ .Ц и ф р о в о й к о д ф о р м и р у е т с я п о с р е д с т в о м з а п о л н е н и я э т и м и импульса­м и в р е м е н н о г о и н т е р в а л а с т р о г о о п р е д е л е н н о й д л и т е л ь н о с т и Т0. Струк­т у р н а я схема АЦП данного типа представлена на рис. 2.42, а.

Входноенапряжениеихнапряжением иfx =поступаетс л е д о в а н и я fx.частотойнагенераторЧастотаи м п у л ь с о в ГИ с у п р а в л я е м о йследования /управляется входнымв соответствии с формулойkux >(2.91)где к — и з в е с т н ы й к о э ф ф и ц и е н т п р о п о р ц и о н а л ь н о с т и .79Устройстворованнойуправления(УУ)длительности,з а п у с к а е т г е н е р а т о р и м п у л ь с о в калиб­которыйуправляетвременнымселектором( В С ) , о т к р ы в а я е г о н а в р е м я Т0. Ч и с л о к о д о в ы х и м п у л ь с о в , поступаю­щих на выход,T0/T = T0fx.N~Временная(2.92)д и а г р а м м а работы частотно-импульсногоА Ц П представ­л е н а на р и с .

2 . 4 2 , б. Ч а с т о т н о - и м п у л ь с н ы е А Ц П м е н е е ч у в с т в и т е л ь н ы кп о м е х а м , н е с м о т р я н а т о что п о м е х а м е н я е т ч а с т о т у с л е д о в а н и я импуль­с о в / . Д е л о в т о м , ч т о за в р е м я Т 0 эти и з м е н е н и я ч а с т о т ы с л е д о в а н и ямогутчастичноимеетсимметричныйвзаимнокомпенсироваться.характериЕсли, например, помехае е частота р а в н а и л и к р а т н аТ0, т ос р е д н я я з а в р е м я Т о частотат11T0°1оT0т°2ттпT0о(2.93)где umn — а м п л и т у д а н а п р я ж е н и я п о м е х и ;2im/T0 — ее частота.Т а к и м образом, средняя за в р е м я Т0циональнойчастота о к а з ы в а е т с я пропор­в х о д н о м у н а п р я ж е н и ю , т.е. в л и я н и е п о м е х и и с к л ю ч а е т с я .Приведенная погрешность частотно-импульсных АЦП составляет сотыед о л и процента.АЦП поразрядного уравновешивания.

Рассмотрим работу этого АЦПна примере преобразователя напряжение—цифровой код. СтруктурнаясхемаАЦПпоразрядногопреобразования представленанарис. 2.43.И з м е р я е м о е н а п р я ж е н и е и х с р а в н и в а е т с я с н а б о р о м о б р а з ц о в ы х напряже­н и й и01> щ 2 > • • • > Щп> с о с т а в л е н н ы м по о п р е д е л е н н о м у з а к о н у ,например, всоответствиис разрядамидвоичнойсистемы счисления.Эти н а п р я ж е н и я п о с т у п а ю т н а у с т р о й с т в о с р а в н е н и я У С о т п р е о б р а з о ­в а т е л я к о д — о б р а з ц о в о е н а п р я ж е н и е в с о о т в е т с т в и и с к о м а н д а м и уст­ройствауправления.представляеткоторогособойявляетсяПреобразователькод—образцовоецифро-аналоговыйвыработкапреобразовательаналоговогонапряжениезадачейЦАП,напряжениявсоответ­ствии с поступающим на его в х о д числовым к о д о м .ПоследовательностьработыАЦПпоразрядногоз а д а е т с я г е н е р а т о р о м т а к т о в ы х и м п у л ь с о в ГТИ.уравновешиванияВ п е р в о м т а к т е проис­сравнение в х о д н о г о н а п р я ж е н и я их с н а и б о л ь ш и м о б р а з ц о в ы мн а п р я ж е н и е м щ х .

Е с л и и х < щ i, т . е . u x — w 0 1 < 0, то у с т р о й с т в о управ­ходитл е н и я п о д а е т н а в ы х о д к о д 0 . Т а к и м о б р а з о м , в ы с ш и й р а з р я д выход­ного двоичного к о д аключается=uol/2.отПосле этогоЕ с л и с н о в а u x — ио2ся щ 2будет н у л е в ы м . После этого напряжение щхустройствасравнения,аподаетсянапряжениес н о в а п р о и с х о д и т с р а в н е н и е , на э т о т р а зот­u02их=киП2.< 0, то о п я т ь от у с т р о й с т в а с р а в н е н и я отключает­и п о с ы л а е т с я 0 в с л е д у ю щ и й р а з р я д д в о и ч н о г о к о д а . Это проис­х о д и т до тех п о р , п о к а не б у д е т u x — u0f > 0.

Т о г д а i-му р а з р я д у будет80п р и п и с а н а е д и н и ц а , а к напряже­= мн и ю u0i д о б а в и т с я м 0 г + iог'/2УСЦ,АПи в с л е д у ю щ е м т а к ж е б у д е т про­и з в е д е н о с р а в н е н и е их+ u0i(2.Этотпроцессется д о т е хпор,и и0г"+продолжа­п о к а не будетподобрано напряжение, наиболееблизкое____/VГТИк входному.

ДвоичныйУУк о д з а т е м п р е о б р а з у е т с я в деся­тичный и в э т о м виде использует-^243с я в п о с л е д у ю щ и х б л о к а х вольт­метра.АЦП с п о р а з р я д н ы м у р а в н о в е ш и в а н и е м и в о л ь т м е т р ы на их основеимеютвысокуюточность(погрешность0,001%)ибыстродействие(частота т а к т о в б о л е е 1 М Г ц ) .Цифро-аналоговые преобразователи.В с х е м а х ц и ф р о в ы х измеритель­н ы х п р и б о р о в н е р е д к о и с п о л ь з у ю т с я у с т р о й с т в а , п р е о б р а з у ю щ и е циф­ровой к о д в аналоговую величину, однородную с измеряемой. Они такжечастоустанавливаютсяционно-измерительныхвцепях обратнойсистем.Такиесвязир а з л и ч н ы х информа­устройстваназываютсяцифро-а н а л о г о в ы м и п р е о б р а з о в а т е л я м и .

Н а р и с . 2.44 п р е д с т а в л е н а с х е м а Ц А Пв е с о в о г о т и п а . Р е з и с т о р ы Rl, R2,. . . , RN п о д б и р а ю т с я т а к и м о б р а з о м ,чтобыихпроводимостисоотносилиськаквесовыекоэффициентыу п р а в л я ю щ е г о двоичного к о д а , т.е. чтобы№^.../№„-.0=( I / * H(1/Л2)/(1/Л,)=_ ! > / ( ! / * „_ 2 )= . . -= 2.При э т о м в ы х о д н о е н а п р я ж е н и е будет и м е т ь значениеAE"ВЫХ=;l Уi - 1(2.94)S3SN"ВыхРис.

2.4481где А— коэффициент пропорциональности;ние;Е — о б р а з ц о в о е напряже­п — число р а з р я д о в у п р а в л я ю щ е г о д в о и ч н о г о к о д а , поступающегона в х о д ы д ь а2,. . . , а„; i— н о м е р р а з р я д а ; kf — р а з р я д н ы й к о э ф ф и ­ц и е н т , к о т о р ы й м о ж е т п р и н и м а т ь з н а ч е н и я 0 и л и 1 в з а в и с и м о с т и от по­л о ж е н и я к л ю ч а Sj.Всвою очередь,п о л о ж е н и е к л ю ч е й у п р а в л я е т с я к о д о в ы м и импуль­с а м и , п о с т у п а ю щ и м и на в х о д ы а\, а 2кодоказываетсянапряжение.ПриведеннаяЦифровые(ЦОУ)ных,ап.

В р е з у л ь т а т е ц и ф р о в о йпреобразованнымотсчетныевпогрешностьустройства.пропорциональноеЦАПсоставляетЦифровыеаналоговоеоколоотсчетные0,1%.устройствас л у ж а т д л я п р е д с т а в л е н и я р е з у л ь т а т о в и з м е р е н и я в в и д е обыч­удобныхприменяетсяпространеныдлясчитывания оператором десятичных цифр.несколькотиповгазоразрядные,В ЦОУц и ф р о в ы х и н д и к а т о р о в . Н а и б о л е е рас­светодиодныеижидкокристаллическиеиндикаторы.Газоразрядныеиндикаторыимеютнаборпроволочныхкатодов,в ы п о л н е н н ы х в ф о р м е - д е с я т и а р а б с к и х ц и ф р , и о б щ и й сетчатый а н о д .К а т о д ы с о б р а н ы в п а к е т и р а з м е щ е н ы по г л у б и н е о д и н за д р у г и м в бал­лоне, наполненном неоном.

Характеристики

Список файлов книги