Читайте также:
|
|
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 t. 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 рисунке.
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:
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 счисления основана на представлении числа в виде суммы:
,
где: n- число разрядов, к- коэффициент, р- основание системы, равное числу используемых в системе знаков.
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.
Метод подробно показан на рисунке.
.
Хо- дискрета преобразования. Если обозначить n- число квантов необходимых для достижения значения Х, тогда Х=nХо+ .
При Хо=1 число n является единичным кодом.
- 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 рисунке.
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 возникшей в результате сравнения. Компаратор (устройство сравнения) на выходе которого погрешность наименьшая включает цифровое устройство с соответствующим цифровым кодом на выходе (см. рисунок и диаграмму).
Данный алгоритм позволяет реализовывать преобразование на частотах до 200 МГц.
Ход урока
Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 81 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Аналого-цифровые преобразователи. Принцип преобразования. | | | Монтаж машин и оборудования |