Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



llllllllllllllllllll

111111111111л/

Кеч 2

Выход

Рис. 2.40

Вход

в соответствие последовательность определенного числа импульса на выходе АЦП, т.е. цифровой код.

Суммарная погрешность описанного вьипе АЦП определяется следующими основными факторами: нестабильностью частоты следования счетных импульсов, погрешностью преобразования измеряемого временного интервала в длительность прямоугольного импульса, открывающего ВС, погрешностью дискретности. Чтобы практически устранить погрешность, вызванную нестабильностью /.ц, применяют ГСИ

с кварцевой стабилизацией. Вторая составляющая погрешности обусловлена влиянием помех на работу БФ. Основным элементом БФ является триггер. На момент переброса триггера из одного состояния в другое может влиять помеха, которая складывается с напряжением, поступающим на вход БФ. Поэтому длительность прямоугольного импульса, воздействующего на ВС, может несколько отличаться от временного интервала Atx- Это отличие приводит к погрешности, которая носит случайный характер. Для ее уменьшения следует по возможности увеличивать отношение сигнал/помеха на входе БФ.

Третья составляющая погрешности является следствием того, что числовое значение временного интервала Ltx непрерывной аналоговой величины заменяется целым числом периодов Гсч- Поскольку интервал Ltx в обшем случае не кратен Тсц, то возникает погрешность дискретности, абсолютное значение которой не превосходит длительности периода следования счетных импульсов: Дд < Тсц. Существуют способы уменьшения погрешности дискретности. Самый прямой связан с увеличением частоты следования счетных импульсов; к сожалению, существенному продвижению в этом направлении препятствуют технические сложности создания высокочастотной аппаратуры. Применяется также синхронизация счетных импульсов с началом дискретизирующего



«6ь.х

Выход

«к

ГЛИН

Вход

t2

Puc. 2.4i

временного интервала; это позволяет вдвое уменьшить значение погрешности дискретности. Имеются и другие, более сложные, но зато и более эффективные способы [8].

В качестве примера рассмотрим структурную схему время-импульсного АЦП, использующегося в цифровых вольтметрах постоянного тока (рйс. 2.41, а). Этот АЦП преобразует постоянное напряжение в цифровой код. Наряду с блоками, представленными на рис. 2.40, он содержит генератор линейно изменяющегося напряжения ГЛИН, устройство сравнения (УС), а также блок управления (БУ). На БФ с БУ поступает импульс и. Это приводит к тому, что временной селектор начинает пропускать на выход счетные импульсы Мсч- Одновременно запускается ГЛИН. Линейно изменяющееся напряжение Мк подается на устройство сравнения, которое вырабатывает импульс 4(2 момент, когда становится равным Ux, входному напряжению, постоянно поступающему на УС. Импульс приводит к закрытию временного селектора и прекращению прохождения через него счетных импульсов. Временные диаграммы приведены на рис. 2.41, б. Число импульсов, заполняющих временной интервал t2 - ty, приближенно дается формулой

N {t2 - h)IT

(2.88)

Но ti - fi =Uxlk, где к - известный коэффициент, зависящий от скорости нарастания линейно изменяющегося напряжения Мк- Таким об-



"fx

гикд

Рис. 2.42

разом,

"хАсч (2.89)

"/сч/ (2-90)

Погрешность преобразования, кроме рассмотренных ранее составляющих, содержит также вклад от линейности напряжения ГЛИН, нестабильности коэффициента к, т.е. нестабильности наклона кривой линейно изменяющегося напряжения и смещения нуля. Шумовая помеха Мщ, наложенная на входное напряжение %, также является источником погрешности, поскольку при наличии такой помехи устройство сравнения вырабатьшает импульс и момент, когда = w, а в момент, когда = Ыд; + Мщ. Подавление помех осуществляется при помощи специальных фильтров. Общая приведенная погрешность АЦП данного типа составляет около 0,1%.

АЦП с частотно-импульсным преобразованием. В частотно-импульсных АЦП входная аналоговая величина (например, напряжение предварительно преобразуется в частоту следования импульсов Цифровой код формируется посредством заполнения этими импульсами временного интервала строго определенной длительности . Структурная схема АЦП данного типа представлена на рис. 2.42, а. Входное напряжение Ux поступает на генератор импульсов ГИ с управляемой частотой следования f. Частота следования управляется входным напряжением в соответствии с формулой

где к - известный коэффициент пропорциональности.

(2.91)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0205