Головна

АНАЛОГО-ЦИФРОВІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ.

  1. ЦАП.

Основним елементом вхідних ланцюгів МІП можна вважати аналого-цифрові перетворювачі (АЦП). Характеристики саме цих пристроїв визначають точність і частотний діапазон проведених вимірювань.

По використовуваному алгоритму методи перетворення поділяються на методи послідовного рахунку, послідовного двійкового наближення і паралельної дії. Дані методи визначають структуру і характеристики АЦП, в яких вони реалізуються.

АЦП послідовного рахунку вимагають проміжного перетворення вхідної напруги в часовий інтервал, який потім трансформується у відповідний його довжині код. Структурна схема такого АЦП наведена на рис.11.2.

Рис.11.2. Структура АЦП послідовного рахунку.

Конвертувати напругу Uвх подається на перший вхід компаратора К, на другий вхід надходить лінійно змінюється напруга, що формується генератором ГЛИН. Компаратор, в момент збігу величин вхідних напруг, виробляє імпульс, який надходить на генератор рахункових імпульсів ГСИ і перериває процес генерації. Генератор тактових імпульсів ГТВ формує імпульси великої шпаруватості, які синхронізують моменти початку генерації ГЛИН і ГСИ, а також скидають лічильник СЧ, на виході якого формується код. Значення цього коду пропорційні величині вимірюваного напруги Uвх. Процес роботи ЦАП пояснює ріс.11.3.

Ріс.11.3. Діаграма роботи АЦП послідовного рахунку.

Кожен тактовий імпульс ТИ визначає момент t1 початку процесу вимірювання. У момент t2 лінійно зростаюча напруга ГЛИН досягає рівня Uвх, що викликає припинення формування рахункових імпульсів СІ. момент t3 відповідає завершенню періоду формування лінійно змінюється напруги, в цей момент зчитується значення лічильника СЧ контролером МІП.

Недоліком АЦП послідовного рахунку вважається великий час вимірювання, пропорційне величині 2b, Де b - число двійкових розрядів перетворювача.

Структурна схема АЦП порозрядного кодування показана на рис.11.4. Перетворювачі даного виду мають постійне час перетворення і високу точність.

Рис.11.4. Структура АЦП порозрядного кодування.

У АЦП порозрядного кодування еталонне напруга UЕТ формується цифро-аналоговим перетворювачем ЦАП на основі коду, що надходить з регістра послідовного наближення РПП. Компаратор До порівнює еталонне напруга UЕТ і вимірюється UВХ, Результат порівняння надходить в РПП в якості сигналу управління.

Цикл вимірювання починається з установки в 1 старшого розряду РПП, інші розряди при цьому обнуляються. якщо UВХЕТ , То компаратор К формує відповідний сигнал і старший розряд РПП обнуляється, в іншому випадку це розряд залишається в одиничному стані до кінця циклу. Наступний етап циклу вимірювання реалізує цей алгоритм щодо більш молодшого розряду РПП. Таким чином, напруга UЕТ поразрядно врівноважує вимірювану величину UВХ. Час одного виміру пропорційно кількості розрядів АЦП. Цикл вимірювання завершується зчитуванням отриманого коду контролером МІП

Генератор рахункових імпульсів ГСИ визначає моменти поновлення значень РПП за даними компаратора, а тактовий генератор ГТВ ініціює нові цикли вимірювання, обнулити вихідна напруга ЦАП і скидаючи РПП.

Найбільш високою швидкодією володіє АЦП паралельної дії, схема якого наведена на рис.11.5. Основним елементом АЦП даного типу є дільник опорної напруги, причому кількість елементів R подільника дорівнює числу рівнів дискретизації перетворюваного вхідного напруги. Компаратори K одночасно порівнюють вхідна напруга з  еталонами. Лінійка тригерів T формує двійковий код. Перетворювач коду CD знижує розрядність вихідного коду з  до b. Такому чином, перетворення здійснюється за один цикл операції порівняння.

Рис.11.5. Схема АЦП паралельної дії.

Недоліком даного виду АЦП є велике число компараторів, наприклад, восьмизарядний перетворювач повинен містити 256 компараторів. Мікросхеми, реалізують АЦП паралельного типу, мають від 8 до 12 розрядів і, звичайно, для підвищення розрядності в їх конструкції передбачається можливість з'єднання в паралельно-послідовні схеми.

Багато АЦП мають коммутируемую вхідний ланцюг, що складається з конденсатора і електронного перемикача, який підключає вказаний конденсатор або до вимірюваному напрузі, або до входу АЦП. Коммутируемая вхідні ланцюг дозволяє розбити цикл вимірювання на два етапи: вибірка і перетворення. На етапі вибірки комутований конденсатор заряджається до величини вимірюваної напруги UВХ. Величина ємності цього конденсатора вибирається мінімальної, так щоб її розряд на етапі перетворення не перевищував допустиму похибку. Зазвичай, час вибірки набагато менше часу перетворення: TВ. <<TП. Етапи вибірки і перетворення необхідні для вимірювання швидкозмінних періодичних напруг методом стробування, який пояснюється ріс.11.6.

Ріс.11.6. Метод стробирования.

Ідея методу полягає в використанні відомого періоду вимірюваного сигналу TВХ для управління моментом початку етапу вибірки, який від виміру до виміру зсувається на величину: (TВХ+TВ).Метод дозволяє підвищити частоту перетворення в (TВ+TП) /TВ раз.




ХАРАКТЕРИСТИКИ І СТРУКТУРА ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПЛАТ. | ЦАП.

ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ МЕРЕЖ ЕОМ | МЕРЕЖЕВІ АДАПТЕРИ | Мережевого програмного забезпечення. | СТРУКТУРА Зукова ПЛАТ | Програмування Звукова плата. | СКАНЕРИ. | Програмі для сканування. | ФОТОКАМЕРИ І ВІДЕОКАМЕРИ. | ПРИСТРІЙ ТА ПРИНЦИПИ РОБОТИ ПРИНТЕРІВ. | Програмування ПРИНТЕРІВ. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати