Реостатный измерительный преобразователь
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
? для передачи. Например, для наиболее часто встречающейся двоичной системы число разрядов n = log 2 N . Если, скажем, N = 1024, то необходимо применять десятиразрядный двоичный код.
При замене аналогового сигнала g(t) числом с конечным числом разрядов возникает случайная ошибка амплитудного квантования .
Диапазон возможных значений этой ошибки ограничен: - D/2<(t)<D/2. При большом числе уровней квантования считается, что ошибка имеет равномерное распределение в пределах этого диапазона
Нетрудно найти дисперсию случайной ошибки с равномерным распределением: (e) de =
Поскольку =g (t)+ e (t), можно считать, что амплитудное квантование приводит к появлению дополнительной помехи e (t) с дисперсией . Таким образом, эквивалентная схема процесса амплитудного квантования может быть представлена в виде:
Число уровней квантования обычно выбирают исходя из анализа действия этой дополнительной помехи e(t) на систему управления. Обычно применяют стандартные схемы преобразования аналоговых сигналов в 8-, 10-, 12- или 16 - разрядный двоичный код. При этом соответственно число уровней квантования 28 = 256, 210 = 1024, 212 = 4096 или 216 = 64000.
При использовании цифровой обработки аналоговый сигнал должен быть сначала преобразован в цифровой с помощью таких операций, как дискретизация по времени и дискретизация по уровню (квантование). После обработки с помощью цифровых фильтров, цифровой сигнал преобразуется снова в аналоговый. Таким образом, структурную схему цифровой обработки аналогового сигнала можно представить в следующем виде
Блоки дискретизации по времени и квантования по уровню образуют аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Дискретизация осуществляется с помощью специального ключа, работающего с периодом Т от опорного высокостабильного генератора. На выходе ключа из аналогового сигнала образуется последовательность коротких импульсов с амплитудами, равными сигналу s(t) в момент отсчета. При квантовании по уровню каждый отсчет измеряется и преобразуется в кодовое слово - двоичное число, составленное из n разрядов, каждый из которых представлен нулем или единицей (например, паузой или стандартным импульсом). Число уровней квантования равно 2n
.Принцип работы параллельного АЦП, преобразующего выходной сигнал с преобразователя в цифровую форму
реостатный преобразователь сигнал регулятор
В зависимости от области применения АЦП их основные характеристики (точность, разрешающая способность, быстродействие) могут существенно отличаться. При использовании АЦП в измерительных устройствах главную роль играет точность преобразования, а быстродействие этих устройств ограничено реальной скоростью регистрации результата измерения. При использовании АЦП в качестве устройства ввода измерительной информации в ЭВМ от него требуется быстродействие в большей степени. Широкое применение АЦП в различных областях науки и техники явилось предпосылкой создания разных структур АЦП, каждая из которых позволяет решить определенные задачи, предъявляемые к АЦП в каждом конкретном случае. Из всего многообразия существующих методов аналого-цифрового преобразования в интегральной технологии нашли применение в основном три:
) метод прямого (параллельного) преобразования;
) метод последовательного приближения (поразрядного уравновешивания);
) метод интегрирования. Каждый из этих методов позволяет добиться наилучших параметров (быстродействия, разрешающей способности, помехоустойчивости и т. д.).
Большинство высокоскоростных осциллографов и некоторые высокочастотные измерительные приборы используют параллельные АЦП из-за их высокой скорости преобразования, которая может достигать 5Г (5*109) отсчетов/сек для стандартных устройств и 20Г отсчетов/сек для оригинальных разработок. Обычно параллельные АЦП имеют разрешение до 8 разрядов, но встречаются также 10-ти разрядные версии.
Параллельные АЦП в основном состоят из следующих узлов: делитель опорных напряжений, выполненный на резисторах R; набор компараторов напряжения; дешифратор; выходные каскады. Для получения более высокой полосы пропускания, при сохранении чувствительности, компараторы делают стробируемыми (рис 9). Возможно стробирование и других блоков.
АЦП работает по следующему принципу: входное напряжение одновременно подается на неинвертирующие входы компараторов, которые производят сравнение этого сигнала с напряжениями, поступающими с резистивного делителя напряжений на инвертирующие входы, в момент подачи стробирующего сигнала на тактовый вход. Дешифратор преобразует код, поступающий с выходов компараторов в двоичный код. Код с выхода дешифратора поступает на выходные каскады, которые преобразуют внутрисистемные уровни в стандартные уровни ЭСЛ, ТТЛ или КМОП. Также выходные каскады могут содержать интерфейсные схемы для связи с микропроцессорами.
Параллельные АЦП - достаточно быстрые устройства, но они имеют свои недостатки. Из-за необходимости использовать большое количество компараторов параллельные АЦП потребляют значительную мощность, и их нецелесообразно использовать в приложениях с батарейным питанием.
На рисунке показаны возможности основных архитектур АЦП в зависимости от разрешения и частоты дискретизации.
Список использованной литературы
. Технические измерения и приборы Б. В. Лесной, Е. В. Стегачев, И. ?/p>