1 Обеспечение многофункциональности (микропроцессор применяется, если в противном случае в приборе получается более 30 корпусов микросхем);
2 Повышение точности измерений;
3 Расширение измерительных возможностей приборов (можно выполнять различные операции одновременно, например вычисление погрешности при косвенных измерениях, статистическую обработку многократных измерений с вычислением погрешности);
4 Упрощение управлением прибором;
5 Математическая обработка результатов измерений (тактовая частота может быть значительно больше частоты входного сигнала т.е. измеряемой величины);
6 Получение статистических характеристик;
7 Снижение энергопотребления и уменьшение габаритов прибора;
8 Повышение надежности прибора (за счет самодиагностики системы, а также можно выбрать менее точные пассивные элементы, точность повысить за счет обработки данных);
9 Уменьшение времени на разработку прибора;
10 Возможность объединения отдельных приборов в измерительную систему.
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
АЦП параллельного счета
Для i-того компаратора: 
Эта схема обладает наибольшим быстродействием из всех АЦП. Быстродействие схемы равно быстродействию одного компаратора.
Недостатки : число компараторов равно числу вых. кода (количеству разрядов кода).
Высокое разрешение с таким АЦП получить не удастся.
АЦП время-код
Временные диаграммы:
Интервал от tн до tк – это временные ворота. Количество импульсов, попадающих во временные ворота, будут кодировать аналоговый сигнал.
- количество импульсов.
АЦП напряжение – время - код
ВУ – входное устройство;
ГЛИН – генератор линейно – изменяющегося напряжения;
УУ – устройство управления.
Временные диаграммы:
А далее ГТИ формирует импульсы, которые попадают во временные ворота.
Такая схема требует очень высокие линейности ГЛИНа. Отклонение от линейного состояния не должно превышать 1*10-4.
Достоинство: простота схемы.
АЦП двойного интегрирования
ИОН – источник опорного напряжения;
S1, S2 – ключи.
Временные диаграммы:
УУ вырабатывает прямоугольные прямоугольный импульс, калиброванный длительностью.
Напряжение на выходе интегратора изменяется по закону:
Далее S1 – в нижнем положении, S2 – замыкается, напряжение ИОНа <0. Напряжение на выходе интегратора в этом случае изменяется по закону:
Когда U=0 (станет равным нулю) S2 отключается сигналом компаратора.
Эти временные врата заполняются счетными импульсами, которые формируют код.
Достоинства: допустим входной сигнал создаёт гармоническую помеху, т.е представляет собой сумму полезного сигнала и помехи. Если период интегрирования вверх, т.е T1, кратен периоду этой помехи, то интеграл от гармонической функции за период =0. Это используется для подавления помех от промышленной сети на частоте 50Гц. Т.е период интегрирования выбирается 20, 40, 60 с.
В УУ иногда применяют схему синхронизации с напряжением питающей сети, для того, чтобы T1 строго ровнялось периоду сетевой помехи.
АЦП напряжение – частота
На вход схемы поступает напряжение отрицательной полярности, на выходе интегратора возникает линейно – изменяющиеся напряжение, скорость нарастания которого прямо пропорционально входному напряжению.
В тот момент, когда это напряжение достигает Uоп, компаратор выдает команду на формирование импульса восстановления начального уровня, это короткий положительный импульс большой амплитуды (заведомо превышает Uвх). И это напряжение полностью разряжает конденсатор интегратора за короткое время.
Если время заряда конденсатора τ, а время разряда τ0, при этом импульс разряда >> чем Uвх по модулю, т.е:
то можно рассчитать количество импульсов, т.е. их частоту.
При заряде конденсатор получает количество электричества:
Т.о. входное напряжение:
- это уравнение преобразование этого АЦП.
Достоинство: при расчете не учитывается емкость (она нестабильна).
Недостатки: нужно калибровать Uразр , длительность импульсов разряда τр, сопротивление резисторов R1 и R2 входят в расчетное выражение (т.о. входят и их погрешности ).
Дата: 2018-11-18, просмотров: 664.
