РОЗДІЛ 1 ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ЕЛЕКТРОРАДІОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ
|
|
Скачати 0.82 Mb.
|
1.4. Аналого-цифрові перетворювачіАналого-цифровий перетворювач (АЦП) є одним з основних функціональних елементів цифрових вимірювальних приладів. АЦП це - пристрій, що забезпечує сукупність процесів квантування, дискретизації і кодування аналогового сигналу. Виходячи із зазначеної сукупності процесів, що відбуваються в АЦП, його узагальнену структурну схему прийнято подавати у вигляді трьох взаємозалежних елементів (рис. 1.15). У пристрої дискретизації реалізується процес перетворення неперервного в часі сигналу  у дискретний сигнал  . При цьому значення дискретного сигналу дорівнюють миттєвим значенням вихідного неперервного сигналу у фіксовані моменти часу. Проміжки часу між двома сусідніми дискретними моментами називають кроком дискретизації  (рис. 1.16).У цифрових вимірювальних приладах значення сигналу вимірюється тільки у фіксовані моменти часу . Частота дискретизації вибирається із суперечливих умов. Дійсно, чим більша частота дискретизації  /, тим менші втрати вимірювальної інформації, але це приводить до жорсткості вимог щодо швидкодії АЦП і, отже, до його ускладнення.Завдання правильного вибору частоти дискретизації – це фактично завдання вибору інтервалу інтерполяції  . При цьому під правильно обраною частотою дискретизації варто розуміти таку частоту, при якій похибка інтерполяції буде не більшою від заданої.При розв’язанні цього завдання прийнято розглядати різні інтерполяційні поліноми. У пристрої квантування відбувається процес заміни миттєвих значень неперервної за розміром величини найближчими квантованими значеннями  . Різниця  між двома сусідніми рівнями називається кроком квантування.При квантуванні, як і при дискретизації, губиться частина інформації про неперервну вимірювану величину , отже, квантуючий пристрій, як і пристрій дискретизації, є джерелом методичної похибки. Рис. 1.15 Структурна схема аналого - цифрового перетворювача  Рис. 1.16. Квантування і дискретизація аналогового сигналу Оцінювання величини похибки квантування проведемо на основі порівняння ідеальної функції перетворення вимірюваної величини  з реальною ступінчатою функцією перетворення АЦП (рис. 1.17, а): (1.25)де  – крок рівномірного квантування;  – 0,1,... , N – номер відповідного рівня квантування.  Рис. 1.17. Діаграми, що пояснюють похибку квантування: а – ідеальна і реальна функції перетворення; б – крива похибка квантування Таким чином, у процесі перетворення аналогового сигналу  у цифровий сигнал неминуче приводить до виникнення похибок, викликаних процедурами дискретизації і квантування.Похибка АЦП визначається сумою методичної  і інструментальної  складових: Методична похибка визначається принципом роботи перетворювача і залежить від похибки дискретизації і квантування, а інструментальна похибка визначається нестабільністю роботи вузлів і елементів АЦП. Крім похибки, АЦП характеризуються ціною поділу, чутливістю, швидкодією. У вимірювальній техніці використовують АЦП прямого і зрівноважуючого перетворення. Пряме аналого-цифрове перетворення реалізується одним із наступних способів: часово-імпульсним кодуванням; амплітудним кодуванням; просторовим кодуванням; число-імпульсним кодуванням; частотно-імпульсним кодуванням. У вимірювальних приладах, які використовуються для вимірювання радіотехнічних величин, найбільшого поширення набуло часово-імпульсне кодування і частотно-імпульсне кодування. Розглянемо роботу часово-імпульсного перетворювача, що використовується при вимірюванні напруги. Аналого-цифровий перетворювач часово-імпульсної дії працює на основі послідовного перетворення вимірюваної напруги  пропорційної на часовому інтервалі  .Протягом цього інтервалу часу на електронний лічильник надходять імпульси з відомою частотою повторення, число яких пропорційне величині вимірюваної постійної напруги. Послідовність роботи розглянутого АЦП (рис. 1.18,а) пояснюється часовими діаграмами (рис. 1.18,б). При подачі на вхід АЦП вимірюваної напруги за сигналом із пристрою керування показання лічильника і ЦВП скидаються, а генератор лінійно змінної напруги, (ГЛЗН) починає формувати пилкоподібна напруга  (режим керування може бути ручним або автоматичним). У цей же час  на виході компаратора починає формуватися імпульс. При надходженні цього імпульсу на часовий селектор (схема І) остання відкривається і пропускає на вхід лічильника імпульси з генератора рахункових імпульсів  .При досягнені рівності  (момент  ) формування імпульсу на виході компаратора припиняється, схема І закривається, і рахунок імпульсів припиняється. У результаті лічильник реєструє деяке число імпульсів  за інтервал ЦВП відображає відповідне йому число.Надалі розглянута процедура роботи триває. Тривалість інтервалу підрахунку імпульсів:  Вхідний пристрій Генератор лінійно-змінної напруги Часовий селектор (схема І) Компаратор Пристрій керування Генератор рахункових імпульсів Цифровий відліковий пристрій Лічильник            Uх а) Рис. 1.18 АЦП часоімпульсної дії: а – структурна схема; б – часова діаграма  (1.28)З іншого боку,  (1.29)Оскільки множник  чисельно дорівнює швидкості  зміни пилкоподібної напруги, В/с, то Для кожного приладу добуток  постійний, тому можна вважати: Для конкретних схем АЦП значення  вибирається рівним  ,  Тоді: . (1.30)Число звичайно враховують положенням коми на ЦВП або зазначенням одиниці вимірювання (В, мВ, мкВ).Підсумкова похибка описаного АЦП визначається наступними причинами: 1) похибкою перетворення вимірюваної напруги в тривалість прямокутного імпульсу ( нелінійність — нестабільність швидкості зміни — похибка компаратора);2) похибкою перетворення інтервалу  в унітарний код, тобто в число імпульсів N (нестабільність проходження рахункових імпульсів, похибка дискретизації  імпульс);3) загальна похибка розглянутих перетворювачів складає звичайно 0,1 %; 4) помітимо, що в розглянутій схемі похибка перетворення вимірюваної напруги в часовий інтервал істотно залежить від функціональної перешкоди  , що накладається на вхідний сигнал в момент (рис. 1.18, б), тобто відбувається перетворення миттєвого значення вхідної напруги, що є причиною низької перешкодозахищеності перетворювача. Більш перешкодостійкою є схема з подвійним інтегруванням.Аналого-цифровий перетворювач із подвійним інтегруванням працює в такий спосіб. Напруга за певний час інтегрується, тобто перетвориться в пропорційну напругу на виході інтегратора. Потім за рахунок повернення інтегратора в вихідний стан накопичена в інтеграторі напруга перетвориться в пропорційний часовий інтервал. Протягом цього інтервалу часу на електронний лічильник надходять імпульси з відомою частотою повторення, число яких пропорційне величині вимірюваної постійної напруги.Структурна схема і часові діаграми роботи АЦП показані на рис.1.19а, б. За сигналом запуску фронтом каліброваного імпульсу, що надходить від пристрою керування в момент  , замикається перший ключ (Кл.1). В результаті на вхід інтегратора подається напруга  .На виході інтегратора починає лінійно рости напруга  Інтегратор заряджається вхідною напругою протягом фіксованого часу  . По закінченню цього часу, тобто в момент  , напруга на вході інтегратора: , (1.31)— тривалість заповнення інтегратора;  — постійна часу інтегрування (заповнення).По закінченню дії імпульсної напруги, тобто в момент через ключ Кл. 2 на вхід інтегратора починає подаватися зразкова напруга , зворотна за знаком напрузі , а напруга на виході інтегратора починає падати.При цьому лічильник починає працювати в режимі підсумовування, підраховуючи імпульси, що надходять із генератора рахункових імпульсів. Рахунок імпульсів відбувається до моменту , коли напруга на виході інтегратора стане рівним нулю, про що буде свідчити сигнал на пристрій керування з компаратора. У цей момент по закінченні дії  закривається часовий селектор. Тривалість інтервалу  залежить від вимірюваної напруги , що заповнила інтегратор до моменту . До моменту напруга на виході інтегратора зменшиться на величину: , (1.32)де  — постійна часу інтегрування (розряду)У кінці повного циклу, тобто в кінці інтервалу  : б)  Рис. 1.19. АЦП з подвійним інтегруванням: а – структурна схема; б – часова діаграма  Враховуючи, що  і  , отримаємо: . (1.33)якщо вибрати  ,  , то: (1.34)тобто вимірювана вхідна напруга пропорційно кількості імпульсів на виході тимчасового селектора. Похибка розглянутого АЦП визначається такими основними причинами:
Перевагами схеми є підвищена стійкість до перешкод змінного струму з періодом, кратним . Це пояснюється тим, що розглянутий АЦП перетворює не миттєве, а середнє значення вхідної напруги.Похибка перетворення АЦП з подвійним інтегруванням, як правило, не перевищує 0,01 %. В аналізованій схемі є можливість подавлення періодичних перешкод за рахунок вибору інтервалу інтегрування , рівного або кратного періоду перешкоди, наприклад, періоду, де часто зустрічаються перешкоди, із частотою   .Додатна напівхвиля такої перешкоди, склавшись з Ux, викликає прискорене наростання напруги на виході інтегратора, а від’ємна напівхвиля викликає загальмованість. Оскільки позитивні і негативні напівхвилі симетричні, то результуюча напруга тільки . |
(можна знизити, використовуючи нормальний елемент);
і 
.Схожі:
|
Питання щодо підготовки до здачі екзамену з дисципліни "РАДІОВИМІРЮВАННЯ"... Вимірювання коефіцієнта амплітудної модуляції амплітудномодульованного (AM) сигналу |
Пам'ятка на весняні канікули! Основні правила безпеки при використанні побутових нагрівальних, електричних і газових приладів |
|
Комплексне кваліфікаційне завдання №1 з професії 7242. 1 „Контролер... Ви працюєте контролером радіоелектронної апаратури і приладів III розряду. Вам пропонується |
ПЛАН ВСТУП РОЗДІЛ І. Сутність і основні поняття валютного законодавства... Валютне законодавство України базується на принципах, які є вихідними нормативно-керівними положеннями основи механізму державного... |
|
ЗМІСТ ВСТУП 3 РОЗДІЛ І ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА УКРАЇНСЬКОГО КОНСТИТУЦІОНАЛІЗМУ РОЗДІЛ ІІ ОСНОВНІ ЕТАПИ СТАНОВЛЕННЯ УКРАЇНСЬКОГО КОНСТИТУЦІОНАЛІЗМУ ДО ЗДОБУТТЯ НЕЗАЛЕЖНОСТІ УКРАЇНИ 32 |
ЗМ ІСТ ВСТУП РОЗДІЛ ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДІЛОВОЇ ТЕРМІНОЛОГІЧНОЇ ЛЕКСИКИ РОЗДІЛ ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДІЛОВОЇ ТЕРМІНОЛОГІЧНОЇ ЛЕКСИКИ |
|
Тема уроку: "Знайомство з програмою MS Excel" Повторити основні елементи програм, призначених для роботи з OS Windows 2000/ХР |
СУТНІСТЬ ТА ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ ГРОШОВО-КРЕДИТНОЇ СИСТЕМИ Грошова система — це встановлена державою форма організації грошового обігу в країні |
|
Елементи графічної грамоти Основні лінії на ескізах, кресленнях: контурна, розмірна і лінія згину, їх призначення. Позначення місць нанесення клею. Ознайомлення... |
ТЕМА: Операційні системи Windows. Робота з вікнами програм та діалоговими вікнами МЕТА: засвоїти основні методи роботи з типовими вікнами програм та діалоговими вікнами; набути навички переміщення вікон, зміни розміру... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua