|
|
Цифровые вольтметры и амперметры. ЦАП и АЦП; вольтметры времяимпульсного и частотно-импульсного типов.Основным узлом цифровых приборов являются цифро-аналоговые (ЦАП) и аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи. Эти устройства подробно рассматриваются в курсе промышленной электроники, поэтому в данных лекциях они будут рассмотрены вкратце и только те разделы, которые касаются непосредственно измерений.
Аналогово-цифровые преобразователи АЦП, как правило, устанавливается на входе прибора и преобразует аналоговый входной сигнал в цифровой код. По мере изменения сигнала, изменяется и цифровой код на выходе АЦП. Темп обновления кода определяется интервалом дискредитации Dt. Чем меньше интервал дискредитации, тем больше цифровых слов будет соответствовать данному входному аналоговому сигналу и больше нужно будет ячеек памяти для хранения этой информации. Принцип аналогово-цифрового преобразования показан на рис.
Выбор интервала дискредитации осуществляется в соответствии с теоремой Котельникова Промышленностью выпускаются АЦП допускающие возможность реализации различных цифровых двоичных кодов. В измерительной технике используются, в основном, следующие из них: 1. Прямой код. 2. Смещенный код. 3. Дополнительный код. 4. Обратный код. Цифровым кодом называют последовательность цифр, подчиняющуюся определенному закону. В измерительной технике применяют в основном устройства с двумя устойчивыми состояниями. Поэтому будут рассмотрены только двоичные коды. Любая система исчисления основана на представлении числа в виде суммы: Прямой код описывается приведенным выше уравнением и предусматривает введение знака. Это либо старший разряд, либо отдельный вход. Знаку (+) соответствует логическая 1, а знаку (-) - логический 0. Смещенный код образуется прибавлением к числу постоянной величины 2n. Тогда Достоинство этого кода состоит в его легкой реализации на однополярных АЦП и ЦАП. Дополнительный код образуется вычитанием в двоичной форме преобразуемого целого числа Сj из постоянной величины 2n-1. Тогда после преобразования получим:
где: Обратный код образуется вычитанием в двоичной форме преобразуемого числа Сj из постоянной величины (2n+1-1). Тогда после преобразования имеем:
Рассмотрим конкретную реализацию АЦП и ЦАП. Преобразование аналоговой величины в цифровой код является метрологической процедурой и выполняется путем сравнения измеряемой величины с набором дискретных эталонных величин, имеющих одинаковую природу с преобразуемой. В схеме происходит замена аналоговой величины на большую дискретную. Существует несколько алгоритмов преобразования и схем их реализующих. Метод последовательного счета подробно показан на рис.
где Хо - дискрета преобразования. Если обозначить n - число квантов необходимых для достижения значения Х, тогда Х=n Хо+e0. При Хо=1 число n является единичным кодом, e0 - погрешность преобразования. Достоинством этого метода являются простота и высокая статическая точность. Недостаток – малое быстродействие. Область применения – простейшие цифровые вольтметры. Метод поразрядного уравновешивания Алгоритм преобразования можно убыстрить, если оперировать набором разновеликих квантов. Принцип пошагового достижения измеряемой величины показан на рис.
Данный алгоритм позволяет осуществить до 106 преобразований в секунду и является самым распространенным при реализации АЦП в цифровых системах и ЭВМ. Метод одновременного считывания Метод основан на применении стохастических алгоритмов. Устройство их реализующее, представлено на рисунке. Оно работает следующим образом: Входной сигнал Х сравнивается одновременно со многими нормированными источниками ЕДС. Далее происходит анализ погрешности e возникшей в результате сравнения. Компаратор (устройство сравнения) на выходе которого погрешность наименьшая включает цифровое устройство с соответствующим цифровым кодом на выходе (см. рис. и диаграмму).
Данный алгоритм позволяет реализовывать преобразование на частотах до 200 МГц.   Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
.
, где: n - число разрядов, k - коэффициент, р - основание системы, равное числу используемых в системе знаков.
.
,
.
.
,
