39. Циу следящего уравновешивания. Основные структуры, соотношения и параметры (макси­мальная скорость слежения, время преобразования, срыв слежения, источники погрешностей, гистерезис)

При следящем уравновешивании измеряемая величина X непрерывно сравнивается с компенсирующей Y. После выполнения равенства X~Y и проведения отсчета компенсирующая величина Y следит за изменением входной величины Х. Как только разность X-Y превысит определенное значение, компенсирующая величина начинает изменяться таки образом, чтобы разность X-Y вошла в коридор допустимых значений.

В чисто электронном смысле этот алгоритм м/б реализован большим количеством способов и схем. Главным условием таких структур является наличие двух компараторов(1 отслеживает движение вверх, другой-движение вниз) Обязательно наличие реверсивного счетчика и ЦАПа, формирующего компенсирующую пилу.

tпр 1ого отсчета совпадает с развертывающим преобразователем единичного приближения. Все остальные отсчеты в режиме слежения появляются через время t _{пр i}, и его длительность = длительности периода тактовой частоты АЦП.

Процесс отслеживания изменений Uвх будет протекать нормально, если выполнится условие: Такт=1/fтакт≥tсч+ tцап+ tкомп, где tсч- время зад распространения сигнала в счетчике, tцап-время установления выходного напряжения ЦАП, tкомп- время срабатывания компаратора. Если же скорость изменения Uвх достаточно велика и не успевает отследить его изменения, то происходит «срыв слежения», проявляющийся в существенном возрастании динамической погрешности. Поэтому необходимо жесткое выполнение: .Часто для ограничения скорости измененияUвх за счет ВЧ составляющих на входе следящего АЦП ставят ФНЧ.

Типовая структура 8миразрядного АЦП следящего уравновешивания

1-ГТИ, 2,3-компараторы, 4-Лог. Элементы 2И-НЕ, 5,6 – двоичные счетчики, 7 – ЦАП, 8,9 – сумматоры аналоговых напряжений, 10,11 – источники смещения пороговых уровней компараторов –h/2 и h/2, h-шаг квантования ЦАП, 12- выходной регистр.

Присутствие на входах компараторов 2 и 3 напряжений +h/2 и -h/2 создает зону нечувствительности АЦП шириной h, симметрично расположенную в зоне нуля. При этом каждый из компараторов обеспечивает работу АЦП при различных знаках разности Uвх – UЦАП.

Если |Uвх – UЦАП |< h/2,то вых. напряжения компараторов 2 и 3 соответствуют логическому 0. Обе половинки элементов 2И-НЕ заперты, импульсы ГТИ I на входы счетчиков не проходят,Uцап= const, АЦП находится в зоне устойчивого равновесия (ожидания).

Если входной сигнал Uвх начал увеличиваться так, что :

Uвх – UЦАП >h/2,компаратор 2 перебрасывается, его вых напр-е в лог 1, на выходе верхней схемы 2И-НЕ появляется последов-ть имульсов такт. частоты, которая поступает на вход «+1» счетчика, который начинает считать на увеличение входного кода.На выходе нижней схемы 2И-НЕ остается лог.1. Вых. сигнал ЦАП 7 увеличивается на значение ∆Uцап=n₁*h, где n₁-число дополнительных импульсов ГТИ I, прошедших на счетчик после переброса компаратора2.

Как только выполнится условие : Uвх< ( UЦАП+∆Uцап)+ h/2, компаратор 2 снова перебрасывается, его вых. напряжение становится равным лог. 0, верхнйи элемент 2И-НЕ перестает пропускать счетные импульсы ГТИ I. Этим же перебросом выходного сигнала компаратора 2 выходной код счетчиков записывается в выходной регистр 12. АЦП переходит в режим ожидания.

Если разность Uвх – UЦАП станет меньше, чем – h/2, то перебрасывается компаратор 3 и на выходе нижней схемы 2 И-НЕ появляется последовательность импульсов тактовой частоты, поступающая на вход «-1» счетчика. Последний начинает считать на уменьшение выходного кода, что ведет к уменьшению Uцап на значение ∆Uцап=n₂*h,где n₂ – число импульсов, прошедших на счетчик при счете назад. Как только выполнится условие Uвх< ( UЦАП-∆Uцап)- h/2, компаратор 3 вновь перебрасывается в исходное состояние, а код остановленного счетчика переписывается в выходной регистр. АЦП переходит в режим ожидания

Достоинства и недостатки следящего преобразования:

1) Возможен режим ожидания, когда вся система переходит в ждущий режим малого энергопотребления

2)Такие системы требуют отдельного счетчика времени

3)В следящих системах возможен срыв слежения, возникновение автоколебаний

4) Т. К. следящие системы очень чувствительны к наличию помех, то для таких систем принципиальными становятся вопросы защищенности

5)Следящий АЦП значительно сложнее и дороже развертывающего