Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Аналого-цифровые преобразователи прямого действия

Читайте также:
  1. F 1 f 2 f 3 частота воздействия на человека
  2. II. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ.
  3. Анализ видов и уровня техногенного воздействия строительного предприятия на окружающую среду
  4. Анализ известных реологических методов описания взаимодействия вибрирующих рабочих органов с порошковыми средами
  5. Антациды местного действия.
  6. Антигистаминные средства непрямого действия.
  7. Аудиторские организации, индивидуальные аудиторы не вправе осуществлять действия, влекущие возникновение конфликта интересов или создающие угрозу возникновения такого конфликта.
  8. Б. ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
  9. Биметаллические преобразователи

Существует много АЦП данного типа, а каждая схема имеет множество модификаций. Далее будут рассмотрены только несколько вариантов таких АЦП, отличающихся высоким быстродействием.

В настоящее время наиболее распространён АЦП интегрирующего (следящего) типа (см. рисунок 7.1). Для работы ЦАП используется источник образцового напряжения ИОН (VR), который выдаёт в схему опорное напряжение Uоп. Принцип работы можно понять из рассмотрения его функциональной схемы.

Импульсом запуска UЗ (не показан) счётчик импульсов СИ –СЧЁТЧИК устанавливается в нулевое состояние и подключается измеряемое напряжение Vx к устройству сравнения УС (на базе ОУ).

На выходе УС начинает действовать напряжение VС, которое подаётся на один из входов электронного ключа ЭК (логическая схема совпадения И) (см. рисунок 7.1,а).

На второй его вход подаются тактовые импульсы fc с частотой 1 МГц от генератора импульсов ГИ (не показан).

 
 

 

Рисунок 7.1 - Интегрирующий АЦП (а) и временные диаграммы работы (б)

ЭК, как элемент совпадения, пропускает эти импульсы на вход счётчика СИ. СИ начинает считать импульсы и выдаёт на выходе кодовые двоичные комбинации. При 8-ми разрядном счётчике это последовательность кодовых чисел: 00000001; 00000010; 0000011,….,11111111. Эти кодовые числа поступают на вход 8-ми разрядного цифроаналогового преобразователя ЦАП. ЦАП преобразует кодовые комбинации в дискретные значения компенсационного напряжения Vf. На рисунке 7.1,б приведен ступенчатый график образования напряжения Vf . Когда наступит момент, что VХ – Vf > 0, сработает УС, VС = 0 и ЭК будет закрыт для прохождения тактовых импульсов. Кодовая комбинация передаётся из счётчика на преобразователь кодов и устройство индикации.

Из временных диаграмм сигналов, показанных на рисунке 7.1,б, видно, что самое большое время преобразования требуется для максимального значения vx(t), при котором счётчик будет полностью заполнен , то оно будет равно 2Nfc или 2N периодам тактового генератора.

На рисунке 7.2 представлена структурная схема модифицированного интегрирующего ЦАП. В этой схеме простой счётчик заменён на реверсивный. Когда компаратор (устройство сравнения) имеет ВЫСОКИЙ (НИЗКИЙ) уровень входного сигнала Vc , т.е. когда Vx больше (меньше или равно) напряжению обратной связи Vf , счётчик работает в режиме прямого счёта (обратного счёта). Значение выходного сигнала ЦАП Vf может меняться с шагом, равным 1МЗР.


Рисунок 7.2 – Структурная схема следящего АЦП

 

Следовательно, если значение Vx не будет кратно МЗР, счётчик при получении последовательных тактовых импульсов будет считать то в одном, то в другом направлении. Таким образом, выходной сигнал АЦП будет колебаться между двумя значениями, различающимися на 1 МЗР. Следящий АЦП не требует на входе схемы выборки и хранения. Цифровой выходной сигнал постоянно отслеживает аналоговый сигнал. Таким образом, следящий АЦП обладает хорошим быстродействием в случае плавного изменения входного сигнала.

Пример 7.1

Тактовая частота 8-ми разрядного следящего АЦП равна 1 МГц. Требуется определить максимальное время преобразования аналогового сигнала.

Решение:

Максимальное время преобразования соответствует максимальному изменению входного сигнала. В этом случае счётчик будет полностью заполнен, т. е. его показания будут равны 2N. Следовательно, равно 2N fc = 28 /106 = 256 мкс.



 

 
 


Рисунок 7.3 – Структурная схема АЦП последовательного приближения

 

На рисунке 7.3 представлен “интеллектуальный” АЦП последовательного (кодоимпульсного) преобразования. В АЦП данного типа аналоговый сигнал Vx сравнивается в компараторе (сравнивающем устройстве) с напряжением Vn, полученным от N- разрядного ЦАП.

Принцип действия АЦП похож на игру: играют игрок А – компаратор, который отвечает однозначными ответами «Да» или «Нет» на вопросы игрока В (представляет остальную часть схемы).

Аналоговый сигнал Vx сначала сравнивается с текущим напряжением υ1, полученным от ЦАП при первом тактовом импульсе генератора с частотой fс при подаче на его вход кода 100..0. Если Vx > υ1, СРЗ (старший значащий разряд) остаётся равным 1, в противном случае СРЗ становится равным 0. Далее на ЦАП подаётся код, в котором (N-1) разряд равен 1,а остальное 0, т.е.*100…0. Полученное напряжение ЦАП υ2 снова сравнивается с аналоговым сигналом. Если Vx > υ2, (N-1) разряд остаётся равным 1, в противном случае становится равным 0. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут перебраны все разряды. Полученный цифровой код на входе ЦАП будет соответствовать аналоговому сигналу.

Таким образом, напряжение n-приближения равно
υn = десятичное значение кода ВN-1ВN-2…ВN-n…В1В0,

 

 

где цифровое значение сигнала Vx соответствует


 

 

 
 

 

Рисунок 7.4 – Графики, поясняющие принцип измерения напряжения 5В

 

Пример 7.2

Необходимо измерить аналоговое напряжение 5В при помощи АЦП последовательного приближения.

Решение:

Напряжение 5(10) = 0 · 23 + 1· 22 + 0 ·21 + 1 ·20 (2) = 0101(код).
Работа АЦП поясняется графиками, представленными на рисунке 7.4


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Цифроаналоговые преобразователи | Входной интерфейс измерительных систем

Дата добавления: 2014-10-14; просмотров: 775; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.009 сек.