Непрерывная величина x(t) заменяется последовательностью отсчётов 1 страница

x(t_к), взятых в некоторые моменты времени t_к. Обычно промежутки времени между двумя последовательными отсчётами Dt = t_к+1 – t_к

выбираются одинаковыми. В этом случае говорят, что шаг дискретизации

Dt постоянен.

Процесс квантования заключается в замене непрерывных значений

величин x(t) конечным набором её дискретных значений xn. Каждое из

этих значений совпадает с одним из установленных уровней квантова-

ния, отстоящих друг от друга на интервал (шаг) квантования.

Кодированием называется процесс представления численного значения величины определённой последовательностью цифр или сигналов, т.е. кодом.

Аналого-цифровые преобразователи – это измерительные преобразователи, предназначенные для автоматического преобразования измеряемой величины в цифровой код.

Различают АЦП:

с время-импульсным преобразованием;

с частотно-импульсным преобразованием;

поразрядного уравновешивания;

следящего уравновешивания или последовательного приближения;

параллельного или мнгновенного преобразования.

АЦП с время- импульсным преобразованием

Рис.1

Состоит из двух преобразователей:

Первый преобразует входную величину x в интервал времени Dt, второй – интервал времени Dt в последовательность импульсов

(цифровой код) N.

Схема время- импульсного АЦП.

Представленная на рис.2 схема работает следующим образом.

От генератора стабилизированных по частоте импульсов (ГСИ) поступают

импульсы стабилизированной частоты с периодом следования Т_сч. на вход

временного селектора (ВС) с двоичным или двоично-десятичным счётчиком.

В момент времени t₁ с блока управления (БУ) поступает управляющий им-

пульс U_t1 одновременно на генеретор линейно изменяющегося напряжения

(ГЛИН) и блок формирования команд (БФК). На выходе ГЛИН начинает

нарастать напряжение по линейному закону U_к=kt, где k – угол наклона

характеристики ГЛИН. Это нарастающее напряжение поступает на вход

устройства сравнения (УС). На второй вход этого устройства поступает

входной измеряемый сигнал U_x. Когда линейно нарастающее напряжение

U_к достигнет значения U_x, на выходе устройства сравнения появится второй управляющий импульс U_t2 в момент времени t₂. Одновременно с этим на выходе БФК в момент времени t₁ формируется высокий уровень управляющего сигнала U_пр., открывающий пропускание импульсов генератора через временной селектор (ВС) на счётчик. Счётчик начинает считать поступающие импульсы. В момент времени t₂ на выходе блока формирования команд (БФК) управляющий сигнал U_пр. принимает значение низкого уровня, при этом временной селектор закрывается и счёт импульсов останавливается. Количество насчитанных на выходе счётчика временного селектора импульсов N и будет соответствовать значению входного сигнала U_x. При необходимости к выходу счётчика подключается блок памяти с дешифратором, позволяющим видеть величину входного сигнала U_x в привычном десятичном виде.

Число импульсов, заполняющих временной интервал t₂ – t₁ приблизи-

тельно равно:

N ≈ (t₂ – t₁)/ T_сч.,

t₂ – t₁ = U_x/ k,

где k – известный коэффициент, зависящий от скорости нарастания

линейно изменяющегося напряжения U_к.

N ≈ U_x/ kT_сч..

Общая приведенная погрешность АЦП данного типа составляет

около 0,1%.

Как отмечалось выше, выходной сигнал N может быть представлен

либо в двоичном, либо в двоично-десятичном, либо в десятичном, либо

в любом другом коде. Соответствие между этими кодами следующее.

N₁₀ N₂ N_2/10

0 → 0 → 0

1 → 1 → 1

2 → 10 → 10

3 → 11 → 11

4 → 100 → 100

5 → 101 → 101

6 → 110 → 110

7 → 111 → 111

8 → 1000 → 1000

9 → 1001 → 1001

10 → 1010 → 0001 0000

11 → 1011 → 0001 0001

12 → 1100 → 0001 0010

13 → 1101 → 0001 0011

14 → 1110 → 0001 0100

15 → 1111 → 0001 0101

16 → 10000 → 0001 0110

17 → 10001 → 0001 0111

18 → 10010 → 0001 1000

19 → 10011 → 0001 1001

……………………………………………..

АЦП с частотно – импульсным преобразованием.

На вход представленной схемы поступает входной сигнал U_x на вход генератора импульсов ГИ, выходная частот колебаний которого f_x зависит от этого входного сигнала. Далее импульсы генератора с амплитудой напряжения U_fx и частотой f_x поступают на вход временного селектора ВС. На второй управляющий вход этого селектора поступает сигнал управления U_T0, который формируется следующим образом.

С устройства управления (УУ) в определённый момент времени выхо-

дит управляющий сигнал Uу. По его команде генератор импульсов калиб-

рованой длительности (ГИКД) формирует высокий уровень выходного

сигнала U_T0 строго постоянной длительности Т₀. По этому сигналу откры-

вается временной селектор ВС и начинается счёт поступающих импульсов.

Поскольку частота импульсов зависит от величины входного сигнала, то за

время Т₀ будет насчитано количество N импульсов, зависящее от величины

этого сигнала. Это и будет выходной сигнал, представленный в каком-либо

коде.

f_x = kU_x,

N ≈ T₀ / T = T₀f_x.

Временная диаграмма работы такого устройства представлена на рис.4.

Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 75; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!