Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При этом измеряемое значение йреобразуется в последовательность импульсов, частота следования которых пропорциональна входному напряжению; в) преобразователи пространственного преобразования. Измеряемая величина предварительно преобразуется в перемещение или угол поворота некоторого указателя, положение которого определяется специальной «кодовой маской» (кодовые диски, электронно-лучевые трубки и т. д.).
При этом значение измеряемой величины обычно кодируется в так называемом к од е Г р е я. 2. Аналого-цифровой преобразователь временнбго преобразования (рис. 3.12, а) состоит из генератора счетных импульсов, временного селектора, управляемого триггером, генератора пилообразного напряжения и двух схем сравнения.
Генератор счетных импульсов формирует последовательность кратковременных импульсов иг со строго стабильной частотой следования Рь Генератор пилообразного напряжения формирует линейно нарастающее напряжение с постоянной крутизной 5=1да, а схемы сравнения фиксируют моменты его равенства соответственно нулевому потенциалу и измеряемому напряжению. Очередной цикл преобразования и начинается в момент 1ь когда пилообразное напряжение достигает нулевого потенциала. В этот момент нижняя схема сравнения формирует импульс, который опрокидывает триггер н вткрывает временной селектор. В результате на выход АЦП начинают поступать счетные импульсы.
Временной селектор закро- 48 стоя вновь в момент Ст, когда пилообразное напряжение сравняется с измеряемым. Длительность интервала времени Т„= (Сх — Сг) открытого со~~оянка временнбго селектора, а также число импульсов СЧ иа выходе АЦП пропорциональны и: ~х П»Ю При соответствующем выборе 5 н г'о последующее отсчетное устройство зафиксирует значение измеряемого напряжения ик в вольтах.
ьг ик ик г) Рис. Здй. Времнимпульсный преобрааователь аналоговой величины в цифровой нод: н структурнвн схемаа б — временные диаграммы канряжениа; в — негромкость иреобрв- аованвя иа-ва помех Сваводка ив сети ао Гци е — негромкость дискретности Точность преобразования определяется значением и стабильностью частоты счетных импульсов, линейностью и стабильностью пилообразного напряжения, длительностью переходных процессов во временнбм селекторе и точностью работы схем сравнения.
Под точностью работы последних понимают степень совпадения момента формирования выходного импульса с моментом равенства сравниваемых напряжений. Неопределенность отсчета Ф (погрешность дискретности), равная одному счетному импульсу (рнс. 3.12, г), обусловлена случайностью взаимного расположения интервала Ти и последовательности счетных импульсов. 49 а) и Сити) г к л) /7емека: и» -«ешь урга 1 ! и, и,глг) ~~щщцц~щ ЙИ аогрешноеагь иумереиил ф иа-аа пиме»и ьг ! С и ~уг иу )цщщццщщцццщцццщщс и иь ) цщщщцщщщ С й) Преимуществом АЦП с временным преобразованием является простота, а недостатком — низкая помехоустойчивость. Действи- тельно, при наложении на и„помех длительность интервала Т будет претерпевать случайные отклонения, которые следует рас- сматривать как погрешность.
Наибольшее мешающее воздействие оказывают наводки из промышленной сети 50 Гц (рис. 3.12, э). Повышенной помехоустойчивостью обладают и н т е г р и р у ю- щие АЦП, в которых осуществляется предварительное преобра- зование измеряемого. напряжения и„(() согласно соотношению г н и„„„= — ~ и,(1) йг', 1 о где С)г — постоянная интегрирования; Т, — интервал интегриро- вания. Эффективность подавления помех резко возрастает прн усло- вии, что интервал интегрирования равен или в целое число раз превосходит период напряжения помехи.
Различают интегрирующие АЦП с промежуточным преобразо- ванием напряжения во временной интервал или частоту следова- ния импульсов. Интегрирующий АЦП в р ем сии о го преобразования (рис. 3.13, а) содержит аналоговый интегратор, схему сравнения, гене- ратор счетных импульсов, источник опорного напряжения Е,„, ключ и схему управления ключами. Работа последней для успеш- ного подавления паводок промышленной частоты синхронизирует- ся напряжением сети 50 Гц. Вначале рассмотрим работу АЦП при отсутствии помех. Пре- образование напряжения и, в пропорциональный интервал време- ни Т„осуществляется в два этапа. Первый этап (ключи — в положении 1). На вход интегратора поступает напряжение и .
Так как интервал интегрирования вы- бран равным периоду напряжения сети (Т„=12 — 1~=2 10 ' с= =Т,), то в момент 6~ напряжение на выходе интегратора с, и<„>.„„= — ~ и,щ= — "(~,— М,)= — 'и . (3.15) сл~ сг ' сд ' Второй этап (ключи — в положении 2). На вход интегратора поступает эталонное напряжение 'Е„, полярность которого проти- воположна полярности и„. Второй этап закончится в момент (з, когда выходное напряжение интегратора станет равным нулю и сработает схема сравнения.
При этом ключи займут нулевое поло- жение. Длительность второго этапа преобразования и„определим из соотношения м и. =-и + —, ~~( — Е )йг'= — и — —,(~ — ~) 0 (2$ (1) 1 г ~с Еап Авых х вик, ) Оп, у С~1 а 13.1бу Разрешив полученное равенство относительно Тка получим тс Т = — 'и. х Е л' с Таким образом, временной интервал Т действительно пропорционален входному напряжению и.. Соответственно цифровой эквивалент й! преобразуемого напряжения и составит !о,! а з Зоекигрогигаиотиескии экиои о> помела: геога эйГц итало Ги иг Рнс.
ЗЗЗ. Интегрнруашнй преобразователь аналоговой вела и:ны в пнфровой код: а — структурная схема: 6 — временные диаграммы напряжений; а — временные диаграммы вавравкевяа прн ааадейставн помехи пиааедка иа сети 60 Га) илн, обозначив гз — 1я=Тки имеем 1~СИТсяк — Е, Т„1=0 итгэоееиоигои т 1"' ! ! ! ! !МГи К гиеиоийкр иыоиоогоХ ! »~ » — » ОТ» — и»1 Того Поп (3.17) где ро — частота счетных импульсов. Масштаб преобразования определяется выбором значений Ро и Еоп.
Из полученных соотношений следует, что )и' не зависит от постоянной интегрирования Сй'. Это означает, что долговременная нестабильность параметров С и )г интегратора не окажет заметного влияния на точность преобразования. Процесс подавления помех интегрирующими АЦП поясняет рис. 3.13, б. Очевидно, что чем больше интервал интегрирования Т, тем выше помехоустойчивость прибора. Убедимся далее в эффективности интегрирующих АЦП при подавлении паводок из промышленной электросети. Допустим, что преобразуемое напряжение.и„(1) кроме и„содержит аддитивную помеху с частотой сети 50 Гц (рис. 3.13, э): и„и) =и„+и. з(п а,г, (3.18) где ()о — амплитуда помехи (наводка из сети); вп — частота помехи (50 Гц). К концу первого этапа преобразования напряжение на выходе интегратора составит т» и„== ) и„ЯЖ= — "и„+ — ' ~1 — соз — Т„) . 2я С)1,) " Сй " »,С)1 1 То о И, следовательно, результат преобразования, как и при отсутствии помех„определяется соотношением (3.17).
Ойтегрируюи)и" АЦП частотного преобразования (рис. 3.14) состоит из аналогового интегратора, схемы сравнения и схемы формирования прямоугольных импульсов напряжения (импульсов сброса). Последняя схема включена в цепь обратной связи преобразователя, работает в ждущем режиме и генерирует импульсы постоянной амплитуды Ео и неизменной длительности (о.
Допустим, что в исходном режиме конденсатор С разряжен и выходное напряжение интегратора равно нулю. Пусть в момент времени 1=0 на вход интегратора поступило постоянное напряжение отрицательной полярности и,. При этом выходное напряжение интегратора будет линейно расти со скоростью, пропорциональной абсолютному значению и,. Затем это напряжение поступает на схему сравнении. Через интервал времени А1, длительность которого обратно пропорциональна и„, выходное напряжение инте- 62 Если интервал интегрирования Т„равен одному или нескольким периодам помехи Т„то помеха на результат интегрирования и» не влияет: (3.19) рипгеграпгер г /Г счесала имкуаеед 1 ! ! 1 1 1 Зпееспреспгагпи ческийрераи Рис, 3.14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
