Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



Устройство управления (УУ) запускает генератор импульсов калиброванной длительности, который управляет временным селектором (ВС), открывая его на время Tq. Число кодовых импульсов, поступающих на выход,

To/T = Tof. (2.92)

Временная диаграмма работы частотно-импульсного АЦП представлена на рис. 2.42, б. Частотно-импульсные АЦП менее чувствительны к помехам, несмотря на то что помеха меняет частоту следования импульсов Дело в том, что за время То эти изменения частоты следования могут частично взаимно компенсироваться. Если, например, помеха имеет симметричный характер и ее частота равна или кратна То, то средняя за время То частота

1 0 1 0 27ГИ

70 о 70 о То

(2.93)

где - амплитуда напряжения помехи; 2ш/То - ее частота.

Таким образом, средняя за время То частота оказывается пропорциональной входному напряжению, т.е. влияние помехи исключается. Приведенная погрещность частотно-импульсных АЦП составляет сотые доли процента.

АЦП поразрядного уравновешивания. Рассмотрим работу этого АЦП на примере преобразователя напряжение-цифровой код. Структурная схема АЦП поразрядного преобразования представлена на рис. 2.43. Измеряемое напряжение Ux сравнивается с набором образцовых напряжений Uqx > Uq2 > > составленным по определенному закону, например, в соответствии с разрядами двоичной системы счисления. Эти напряжения поступают на устройство сравнения УС от преобразователя код-образцовое напряжение в соответствии с командами устройства управления. Преобразователь код-образцовое напряжение представляет собой цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, задачей которого является выработка аналогового напряжения в соответствии с поступающим на его вход числовым кодом.

Последовательность работы АЦП поразрядного уравновешивания задается генератором тактовых импульсов ГТИ. В первом такте происходит сравнение входного напряжения Ux с наибольшим образцовым напряжением щ i. Если Ux<Uoi, т.е. Ux - «о i < О, то устройство управления подает на выход код 0. Таким образом, высший разряд выходного двоичного кода будет нулевым. После этого напряжение щу отключается от устройства сравнения, а подается напряжение = = Moi/2- После этого снова происходит сравнение, на этот раз % и Mo2-Если снова Ux - Uo2 < О, то опять от устройства сравнения отключается и посылается О в следующий разряд двоичного кода. Это происходит до тех пор, пока не будет Ux - Мог О- Тогда г-му разряду будет 80



и,АП

приписана единица, а к напряжению Мог добавится Мог + i = МогУ2 и в следующем также будет произведено сравнение Mj и Mq/ + + Мог-/2. Этот процесс продолжается до тех пор. пока не будет

подобрано напряжение, наиболее /V

близкое к входному. Двоичный код затем преобразуется в десятичный и в этом виде использует- JJ 2.43 ся в последующих блоках вольтметра.

АЦП с поразрядным уравновешиванием и вольтметры на их основе имеют высокую точность (погрешность 0,001%) и быстродействие (частота тактов более 1 МГц).

Цифро-аналоговые преобразователи. В схемах цифровых измерительных приборов нередко используются устройства, преобразующие цифровой код в аналоговую величину, однородную с измеряемой. Они также часто устанавливаются в цепях обратной связи различных информационно-измерительных систем. Такие устройства назьюаются цифро-аналоговыми преобразователями. На рис. 2.44 представлена схема ЦАП весового типа. Резисторы R1, R2,. . . , RN подбираются таким образом, чтобы их проводимости соотносились как весовые коэффициенты управляющего двоичного кода, т.е. чтобы

... = il/R2)Kl/Ri) = 2.

При зтом выходное напряжение будет иметь значение

л - 1

(2.94)

"Вых

JPuc. 2.44



где А - коэффициент пропорциональности; Е - образцовое напряжение; п - число разрядов управляющего двоичного кода, поступающего на входы ау, а2,. . . , а„; i - номер разряда; Аг,- - разрядный коэффициент, который может принимать значения О или 1 в зависимости от положения ключа Si.

В свою очередь, положение ключей управляется кодовыми импульсами, поступающими на входы а\, .....и- В результате цифровой

код оказывается преобразованным в пропорциональное аналоговое напряжение. Приведенная погрешность ЦАП составляет около 0,1%.

Цифровые отсчетные устройства. Цифровые отсчетные устройства (ЦОУ) служат для представления результатов измерения в виде обычных, удобных для считьшания оператором десятичных цифр. В ЦОУ применяется несколько типов цифровых индикаторов. Наиболее распространены газоразрядные, светодиодные и жидкокристаллические индикаторы.

Газоразрядные индикаторы имеют набор проволочных катодов, выполненных в форме-десяти арабских цифр, и общий сетчатый анод. Катоды собраны в пакет и размещены по глубине один за другим в баллоне, наполненном неоном. Если напряжение подается на анод и какой-либо из катодов, то между ними возникает тлеющий разряд в виде светящейся соответствующей цифры. Рабочее напряжение газоразрядных индикаторов составляет 170-200 В. Индикаторы с таким высоким напряжением плохо совместимы с низковольтными интегральными микросхемами. Это является их основным недостатком.

Светодиодные индикаторы используют полупроводниковые инжек-ционные светоизлучающие диоды. Светодиоды излучают в видимой части спектра. Цвет излучения зависит от материала и может быть практически любым - от красного до зеленого. Индикаторы этого типа обычно имеют сегментную структуру. Та или иная цифра формируется высвечиванием определенных сегментов. К достоинствам светодиодных индикаторов относятся высокая яркость, большая долговечность, низкие рабочие напряжения (несколько вольт). Однако эти индикаторы имеют только небольшие размеры.

Жидкокристаллические сегментные индикаторы используют свойство некоторых органических веществ, называемых жидкими кристаллами, изменять коэффициент преломления под влиянием приложенного напряжения. Конструктивно индикаторы выполнены в виде конденсатора, обкладками которого являются проводящие электроды, нанесенные в виде прозрачных пленок на две стеклянные пластинки. Тонкий слой жидкого кристалла находится между этими пластинками. Индикаторы не излучают собственной энергии, они работают в отраженном свете, используя контраст между участками с приложенным напряжением и фоном. Поэтому жидкокристаллические индикаторы очень экономичны. Недостатком этих индикаторов является зависимость контрастности изображения от внешней засветки, а также невысокая яркость.



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


0.0112