Ацп “интервал времени - код”, принцип действия, применение для измерения частоты, метрологические характеристики, обеспечение связи с компьютером.
АЦП данного типа применяются для преобразования в код интервала времени между двумя импульсами или длительности импульсов. В том числе подобные АЦП могут использоваться для преобразования в код периода периодического сигнала с дальнейшим вычислением частоты этого сигнала, как величины, обратной периоду. Такое преобразование занимает гораздо меньше времени, чем преобразование частоты в код.
В моменты
начала и окончания интервала времени,
подлежащего измерению, формирователь
вырабатывает импульсы, которые поступают
на вход триггера, открывающего ключ на
время
.
За это время ключ пропускает на счетчик
импульсов от делителя стабильной
частоты, и в этом счетчике формируется
код, который затем передается в выходной
регистр и далее через интерфейсное
сопряжение и гальваническую развязку
- в компьютер.
Абсолютная погрешность счета импульсов
частоты, заполняющей измеряемый интервал,
равна одному импульсу. Относительная
погрешность равна отношению периода
частоты
интервалу времени
,
то есть
.
Поэтому для таких АЦП нормируется
основная относительная погрешность
.
Длительность цикла преобразования такого АЦП равна длительности измеряемого интервала времени. В этом отношении применение подобных АЦП для измерения частоты путем измерения периода предпочтительнее, чем применение АЦП "частота - код".
33
Интегрирующие ацп, принцип действия, особенности метрологических характеристик, обеспечение связи с компьютером.
Интегрирующие АЦП предназначены для
преобразования в код медленно меняющегося
напряжения с подавлением помех от сети
питания. С этой целью первым действием
таких АЦП является интегрирование
входного напряжения в течение целого
количества периодов помехи. В это время
на вход интегратора подается измеряемое
напряжение. Если запуск АЦП состоялся
в момент времени
,
то момент окончания интегрирования
есть
,
где T - период напряжения помехи.
Поскольку частота напряжения сети
незначительно колеблется относительно
50 Гц, и АЦП питаются от сети, моменты
начала и конца интегрирования
синхронизируются от сети, и поэтому
время интегрирования в точности равно
целому числу периодов напряжения сети:
.
В момент окончания интегрирования
входные цепи интегратора переключаются
так, чтобы на его вход вместо измеряемого
напряжения
поступило стабилизированное напряжение
с противоположным знаком. Начиная с
этого момента, из напряжения, полученного
в результате интегрирования, начинает
вычитаться линейное напряжение, которое
является продуктом интегрирования
постоянного стабилизированного
напряжения
.
Компаратор фиксирует момент времени
конца интегрирования входного напряжения
и момент времени
,
когда суммарное напряжение оказывается
равным нулю. В результате интервал
времени
оказывается прямо пропорциональным
интегралу от входного напряжения,
вычисленному за предыдущий интервал
времени. Если за это время напряжение
,
свободное от помехи, не изменялось, то
этот интеграл в свою очередь прямо
пропорционален измеряемому напряжению
и равен nT
.
Поэтому интервал времени
прямо пропорционален напряжению
,
и в конечном итоге для завершения
преобразования остается лишь перевести
этот интервал времени в код, предусмотрев
умножение на коэффициент пропорциональности.
Это делается за счет подбора частоты
,
которой заполняется интервал времени
.
По окончании описанных процедур устройство управления формирует сигнал, разрешающий чтение результата из выходного регистра АЦП.
Из принципа действия интегрирующего АЦП следует, что минимальное время преобразования не может быть меньше 40 мс. Предельно достижимая погрешность подобных АЦП достигает 0.001% и лучше.
Основная область применения интегрирующих АЦП - создание на их основе цифровых измерительных приборов повышенной точности.
34