Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Частотно-импульсный интегрирующий преоорввователь инвлогоиой величины в цифровой иод Работу АЦП можно описать следующим уравнением: ьс+с, с„ 1 г — „Л вЂ” ~ Е,сп=о. сй, ~ " ся.Л (3.20) Полагая, что и имеет постоянное значение, получим — и (Ы+с,) — — Есс =О 1 1 к о— или, обозначив период следования импульсов (И+1е) через Тю получим Е =)(Т ='ст,и 1Я,Ед~=йи,. (3.21) где й~=йьг(Й1Ес1с) — постоянный коэффициент. Если в качестве числового эквивалента преобразуемого напряжения ив принять число импульсов за фиксированный интервал времени ЬТ, то (3.22) 11„=Г,ЬТ=йтсс, где 11в='игЬТ вЂ” постоянный коэффициент. гратора достигает значения Е„'р.
В этот момент срабатывает схема сравнения и посылает в цепь обратной связи короткий импульс. Под его влиянием схема формирования создает одиночный прямо.угольный импульс сброса, полярность которого противоположна полярности и„. Параметры импульса Ео и 1с выбраны так, что при его поступлении конденсатор С полностью разряжается, а выходное напряжение интегратора понижается до нуля. Затем все повторяется вновь. Очевидно, что крутизна выходного напряжения интегратора, а следовательно, и частота импульсов сброса Е„ находятся в прямой зависи1иости от и . Установим зависимость между Г и ию Отметим, что зависимость между )Уа и иа будет линейной, если имеют место точное интегрирование преобразуемой величины и постоянство площади импульсов сброса Ееге.
Если интервал времени ЛТ выбрать равным илп кратным пе- риоду напряжения 50 Гц, то АЦП частотного преобразования пол.ностью подавляет помеху.с частотой сети. Рнс. 3.15. Уиравляемая резвстивная матрица цифро-аналогового яреобразователя Аналого-цифровые преобразователи с промежуточным преобразованием измеряемого напряжения обладают быстродействием от единиц до сотен измерений в секунду. Их погрешность находится в пределах от единиц до сотых долей процента преобразуемой величины. Преобразователи обеспечивают автоматическое управление выбором режима измерения (напряжение, сила тока или сопротивление), переключением полярности и поддиапазона предела измерения: Точность интегрирующих АЦП можно повысить', если ввести в их схемы цепь отрицательной обратной связи.
Высокие метрологические характеристики АЦП с обратной связью объясняются использованием в яих метода сравнения и высокоточных цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП). Кифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) осуществляют преобразование цифровых кодов в эквивалентное напряжение постоянного тока. ЦАП используются' в цифровых измерительных приборах повышенной точности. В схемы таких приборов вводят отрицательную обратную связь, основным элементом которой является ЦАП.
Обратная связь позволяет сравнивать результат преобразования с измеряемой величиной н вводить поправки. Действие ЦАП основано на воспроизведении зависимости «весна двоичной единицы от ее разряда. Так как с повышением разряда двоичная едп- ница последовательно принимает значения, равные 2', 2', 2', 2в и т. д., то цепь преобразователя <см.
рис. 3.1, в) должна содержать совокупность источников э, д. с., значения которых равны «весам» единиц в последовательных двоичных разрядах. При этом сумма напряжений, установленных согласно коду, явится аналоговым эквивалентом преобразуемой величины. Так, если Е=1 В, а -ключи воспроизводят код 1011, то выходное напряжение Е, = 1. 2'+ О. 2'+ 1. 2'+ 1. 2'= 11 В. Полученная величина является аналоговым эквввалентом введенного двоично-десятичного кода. рнс. 3.!6. Структурная схема АцП с обратной связью А;«в Аг«) + ч~х дАг<о (3.23) 1=1 В типовых ПАП выходное напряжение формируется посредством масштабного деления образцового напряжения Е, с помощью управляемой резистивной матрицы (рнс.
3.15). Если используется 'цифровой код 1 — 2 — 4 — 8, то сопротивления матрицы относятся как 1, 2, 4, 8. Конструктивно матрицы собираются из навесных резисторов. В дальнейшем будут применяться матрицы на основе тонкопленочной технологии.
3. Высокоточные АЦП с отрицательной обратной связью используют как нулевой, так и разностный методы сравнения. Преобразование на основе нулевого метода (рис. 3.16) осуществляется за несколько тактов. Во время первого такта входное напряжение и преобразуют в цифровой код 1«„«~ и вводят в микропроцессор. На втором этапе этот цифровой код преобразуют в аналоговое напряжение обратной связи и„н>, которое затем сравнивают с и,.
Разность напряжений ЛУ«>=и — и <И вновь преобразуется в цифровой эквивалент ЛИ <и и суммируется со значением А< о>. Полученная сумма А<,<'>=)Ч„<и+ЬА< <и запоминается и преобразуется в напРЯжение обРатной свЯзи пес<в<. Затем вновь опРеделиетсЯ Разбаланс напряжений Ли<в<=ив — и,<х<, который также преобразуется в числовой эквивалент <х<у' <х< и алгебраически суммируется с д<х<'>. Затем все повторяется. Очевидно, что после и тактов результат преобразования составит где е — достаточно малая величина. Рассмотренный принцип преобразования, основанный на сочетании процессов интегрирования и последовательного приближения, обеспечивает возможность построения измерительных АЦП, обладающих высокой точностью, стабильностью и помехозащищенностью.
й 3.5. Методы подавления помех при измерениях Все технические измерения осуществляются при наличии помех, искажающих результат измерения. Высокая достоверность измерений возможна лишь при обеспечении достаточного уровня подавления помех. Чем выше требования к точности измерения, тем больше внимания следует уделить борьбе с помехами. зази зеззи 4 — — т. З вЂ” -газ~ — — -~ 1 .l Рис. 3.18.
Схема соединения' источника измеряемого напряжения и АЦП (ЦВ) с незанняцениым входом Рис. 3.17, Воздействие аддитивнай помехи на нронесс формирования прямоугольного напряжения Воздействию помех полвержены как аналоговые, так и цифровые блоки приборов. Для последних наиболее опасными являются помехи, приводящие к отказам типа «сбой», который может существенно исказить результат или нарушить нормальную работу измерительной системы. Для повышения помехозащищенности цифровых блоков необходимо применять помехоустойчивые колы и использовать схемные элементы, устойчивые к воздействию помех. Одним из путей проникновения импульсных помех, приводящих к «сбою», является сеть питания.
Поэтому в цепях питания следует иметь так называемые сетевые фильтры. Однако наибольшие трудности для подавления представляют помехи, поступающие на вход прибора одновременно с измеряе- Процесс преобразования заканчивается после определенного числа тактов (например, трех) нли после возникновения неравенства ~ Ьт"т' ~1 ~ ( з мым сигналом. Допустим, что на вход цифрового частотомера поступают синусоидальный сигнал неизвестной частоты 1„и импульсная помеха.
Для предварительного преобразования исходной формы сигнала в прямоугольную обычно используется триггер Щмитта с регулируемыми порогами срабатывания. Если интенсив- ° ность помехи велика, а напряжения срабатывания триггера малы, то помехи (рис. 3.17) вызовут расчленение выходного импульса триггера, которое нарушит нормальную работу прибора.
Воздействие помех может быть ослаблено с помощью входных фильтров и рационального выбора пороговых уровней срабатывания триггера. ИППОЕКРК кРон сигнала яд и — — — Ч Большой практический инте- Ра г — -А ' 7 "Ф~~ рес представляет рассмотрение ~~ 1 у ~ (;и вопроса о подлвлении помех, .поступающих на вход аналого-циф- кпупуг ровых преобразователей и цифро- "з кп уг ~ ~гт Кюрпуг вых вольтметров. А д д и т и в и ы е помехи в этом случае принято ~~~"~ р делить на помехи общего вида (ПОВ) и помехи нормального ви- рнс.
з.)э. схема соединения источнида (ПНВ). ка измеряемого нзпряжеаия н А11П Помехи общего вида (с1В) с зидитод от помех возникают из-за разности потенциалов, присутствующих в'точках заземления корпуса (шасси) прибора и источника измеряемого сигнала. Причиной появления этой разности потенциалов являются токи, протекающие в земле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
