Лекция 17. Ацп слежения, параллельного действия и поразрядного кодирования

План лекции

1. Аналого-цифровые преобразователи слежения.

2. Аналого-цифровые преобразователи параллельного действия.

3. Аналого-цифровые преобразователи поразрядного кодирования.

Аналого-цифровые преобразователи слежения

В АЦП с цифровым интегратором можно организовывать следящий режим преобразования, если применить реверсивный счетчик в контуре подбора цифровой информации.

Рис. 131. Структурная схема и временные диаграммы АЦП слежения

В состав преобразователя входит генератор импульсов «Г», реверсивный счетчик, ЦАП, ИОН и схема сравнения «К».

Преобразователь работает в двух режимах: режим установления и слежения.

При запуске АЦП сначала напряжение рассогласования больше порога срабатывания схемы сравнения «К», поэтому счетчик работает на сложение, накапливая единицы приращения до момента равенства входного напряженияU₁ и U_х.

Максимальное время установления определяется максимальным значением напряжения U_х.

,

(192)

где  - период следования импульсов генератора.

Для уменьшения времени Т_у в счетчик можно предварительно записать некоторый код. Например, если в исходном состоянии в счетчике записать 100…00, Т_у уменьшится в два раза.

При равенстве входного напряжения и напряжения обратной связи (U₁) преобразователь переходит в режим слежения за входной величиной. При этом выходной код преобразователя с погрешностью равной единице младшего разряда будет соответствовать напряжению U_х.

В режиме слежения быстродействие преобразователя определяется частотой генератора, так как время цикла преобразования .

Режим слежения возможен, если выполняется неравенство:

,

(193)

где h – шаг квантования по уровню.

В противном случае возникает срыв слежения и АЦП переходит в режим установления. При этом динамическая ошибка преобразования может достигнуть значительных величин.

При известных значениях и требуемой точности преобразования по (299) можно найти требуемую частоту генератора. Предельная частота генератора ограничивается временем установления ЦАП, быстродействием счетчика и схемы сравнения.

При большой чувствительности схемы сравнения даже при незначительных помехах следящие АЦП будут находиться в режиме автоколебаний, что вызывает «дрожание» выходных кодов. Для их исключения применяют схемы сравнения с гистерезисом.

При сигнале рассогласования счетчик переключается на сложение, при- на выключение. Припоказания счетчика не меняются.

АЦП следящего типа можно использовать в качестве УВХ. Для этого в схему необходимо между генератором и схемами совпадения 1 и 2 ввести дополнительную, на второй вход которой подать управляющий сигнал режима работы.

А режиме слежения, когда на управляющий вход подается «1» сигналы генератора проходят на реверсивный счетчик и АЦП отслеживает входной сигнал с точностью до шага квантования h.

Переход в режим запоминания происходит при подаче на управляющий вход логического нуля.

При этом действие обратной связи прекращается и реверсивный счетчик фиксирует то число, которое было в нем в данный момент. Соответствующий этому числу код через ЦАП выдается как выходное напряжение U₁ и будет храниться в течении всего времени действия логического нуля на управляющем входе.

Погрешность устройства хранения зависит от статической погрешности ЦАП.

Схема не имеет накопительного конденсатора, поэтому время хранения может быть сколь угодно большим.