Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Выходной дискретный сигнал АЦП представляется в виде цифрового л-разрядного (двоичного, десятичного, двоично-десятичного и др.) цифрового кода.
АЦП различают по характеру формирования эталонного значений измеряемой величины, форме представления результата измерении,
358
Кл1
щи
дешифратор-распределитель
ММ»
~~Т ляп
быхед
Адрес
гги
т
Запуск
Дешифратор -распределитель
~ГП~
Адрес
ГТИ
,т
Запуск
Рис. 4.13. Схема бесконтактного коммутатора
Рис. 4.14. Схема контактного пирамидального коммутатора
Б»
Дешифратор
ММ
Адрес
или
или
4
или
Л
мли
Рис. 4.15. Схема мультиплексора
типу измеряемой величины, а также по своим характеристикам, свойствам и конструктивному оформлению.
Аналого-цифровое преобразование связано с дискретизацией по времени и квантованием по уровню измеряемого (преобразуемого) параметра входного сигнала АДП.
Рис. 4.16. Многоступенчатый программируемый коммутатор
Аналого-цифровое преобразование предусматривает выполнение . следующих основных процедур:
— формирования эталонных значений преобразуемого параметра сигнала }, соответствующих уровням квантования;
— отождествления текущего значения параметра S (t) с одним из уровней квантования S(;
— кодирования результатов преобразования — образования кодовой комбинации уровня квантования , отождествленного с текущим значением S (t);
— представления результата в удобной для последующего использования форме и выдача результата.
Обобщенная структурная схема АЦП представлена на рис. 4.17. Она содержит аналоговый преобразователь АП, осуществляющий промежуточное преобразование измеряемого сигнала X (t) в его аналог S(t), устройство формирования образцовых мер уровней квантования (М), идентификатор (ИД), отождествляющий значение S (t) с образцовыми мерами, и кодирующее устройство (КУ), формирующее кодовое слово выбранной меры — значение параметра преобразуемого сигнала.
Способы формирования образцовых мер уровней квантования разделяются на три основные группы:
— последовательное уравновешивание, когда образцовая мера образуется за несколько тактов путем набора фиксированных единичных (равных или неравных) мер;
360
м
ті.
АЛ «и ид к»
IЗапуск
Рис. 4.17. Обобщенная схема АЦП
— следящее уравновешивание, когда образцовая мера образуется путем последовательного уравновешивания при первом преобразовании, а при последующих преобразованиях отслеживаются только изменения параметра;
— считывание, когда одновременно за один такт осуществляется формирование образцовых мер всех уровней квантования и идентифицируется результат преобразования.
Способ последовательного уравновешивания может быть реализован с использованием одинаковых единичных образцовых мер (развертывающее уравновешивание) и различных, но пропорциональных единичных образцовых мер (поразрядное уравновешивание).
Временная диаграмма развертывающего уравновешивания показана на рис. 4.18. Образование уровней квантовая осуществляется путем постепенного наращивания образцовой меры 5/ на фиксированные одинаковые величины, равные шагу квантования А 5 . Численное значение /-го уровня квантования равно числу приращений, т.е. 5,= Л5/ .
Время измерения Гизм зависит от времени единичного приращения т и значения измеряемого параметра,
Примером АЦП последовательного уравновешивания может служить преобразователь напряжения постоянного тока (рис. 4.19). Схема преобразователя напряжение — код содержит генератор уровней квантования, формирующий ступенчатое образцовое напряжение с шагом А1/ ; компаратор (нуль-оган), сравнивающий значения измеряемого их (0 и образцового напряжения ?/,-(0; генератор импульсов стабильной частоты; счетчик
Рис. 4Л 8. Диаграмма развертывающего уравновешивания
361
импульсов; электронный ключ, управляемый компаратором; кодер формирующий и выдающий код (цифру) результата измерения; уст. ройство управления.
Результат измерения имеет вид
их«)= АШ ,
где I — число импульсов, полученных счетчиком за время измерений.
и,
Генератор уровней квантования
Запуск
Устройство управления
{Внешний \ запуск
Компаратор Ключ Счетчик импуль сов
Генвратор импульсов
Выдача
Гшовность
ІЛЛЄі
код
Последователь-
мы а нов
Параллельный
Рис. 4.19. Схема преобразования напряжение — код
Быстродействие АЦП этого типа в зависимости от числа ступеней квантования достигает 102 — 104 преобразований в секунду, а их погрешность составляет 0,002 — 0,1%.
Поразрядное уравновешивание также предусматривает ступенчатое формирование образцовой величины, но ступени А S (j) различаются по величине в течение периода преобразования. Между Л S (J) обычно обеспечивается соотношение типа А5(/) = А 5 (у - 1 )/2. При этом в каждый тактовый момент j времени преобразования в зависимости от результатов сравнения a(J) измеряемой S (t) и образцовой величины S (J) помимо очередного приращения S(j - 1) на ступень А5(/) может происходить ее уменьшение на ступень предыдущего такта AS(j- 1) . Результат сравнения <х(/) = 0 при S(j)> S(t) и <х(/) = 1 , если S(j)< S(t). Вычитание ступени А S (j - 1) происходит при ос (/ - 1) = 0. Преобразование осуществляется за фиксированное число тактов / - 1,2, п. Ступень последнего такта равна порогу квантования: А S (п) = А 5.
