Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (глин)
ГЛИН – электронное устройство, у которого выходное напряжение в течение рабочей стадии нарастает почти прямолинейно от начального уровня до предельного значения, а затем в стадии восстановления возвращается к исходному уровню (рисунок 27).
+Uп
R1
R2
C1
C2
Uвх
V
Uвых
Uвых
Разряд
Заряд
+
–
Uвх
tпр
tобр
t
t
Umax
Umin
U
Um
tпр
tобр
t
Рисунок 27 – Схема ГЛИН и временные диаграммы его работы
Линейно-изменяющееся напряжение применяется в:
– схемах развертки луча ЭЛТ;
– измерителях интервалов времени.
Принцип работы схем ГЛИН основан на применении интегрирующей цепи (RС) совместно с ключевым каскадом (диод, транзистор и т. п.), позволяющим осуществить периодическую коммутацию цепи.
Работа схемы: при подаче на вход отрицательного импульса VТ закрывается, когда заряжается С2 через R2 (большое). При отсутствии импульса транзистор открыт и насыщен за счет напряжения смещения на базе, поданного через R1. Конденсатор С2 быстро разряжается через К – Э открытого транзистора VТ.
Напряжение на С2 при заряде:
UС
(t)
=Uп
(1–
exp
),
откуда
коэффициент нелинейности схемы ξ
=
.
Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи
Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) – функциональный узел, однозначно преобразующий кодовые комбинации цифрового сигнала в значение аналогового сигнала. Основой для нахождения однозначного соответствия может служить соотношение:
Uвых= Е0 (ХТ2-1 + Х22-2 + … + ХN2-N),
где Uвых – напряжение на выходе ЦАП;
Е0 – опорное напряжение;
Х (Х1, Х2,… ХN) – цифровой код; ХI принимает значение 0 или 1.
При определении Е0 каждому ХI на выходе устройства соответствует напряжение Uвых.
Схема включает (рисунок 28):
- Е0 – источник опорного напряжения;
- матрицы двоично-весовых регистров (R1);
- КП – ключи;
- дифференциальный ОУ.
R1 = R
R2 = 2R
R3 = 4R
Rп = 2пR
Rос = R × 2-1
Xвх
X1
X2
X3
X4
Kп
Kп
Kп
Kп
Uвых
DA
Uвх
Рисунок 28 – Схема цифроаналогового преобразователя
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) решают задачу поиска однозначного эквивалента аналоговому сигналу цифрового кода. На вход АЦП поступает аналоговый сигнал и после конечного времени преобразования на его выходе появляется цифровой код.
Рассмотрим АЦП параллельного кодирования (рисунок 29). Этот метод заключается в следующем:
U
ПШ
вх подается одновременно на первые входы каждого из компараторов (К), а их вторые входы подключены к источникам равномерно изменяющихся опорных напряжений (4 источника).
Рисунок 29 – Схема аналого-цифрового преобразователя
Приоритетный шифратор (ПШ) формирует выходной цифровой сигнал, соответствующий самому старшему номинальному параметру. Этот способ отличается наибольшим быстродействием.
Параллельные преобразователи имеют от 16 до 256 уровней квантования (от 4 до 8 разрядов выходного кода). При большом числе разрядов АЦП становится чрезмерно дорогостоящим.
В АЦП происходят два процесса:
– деление;
– кодирование.
От датчиков измерительных устройств аналоговые сигналы поступают обычно в виде изменяющегося значения I или U.
Весь диапазон изменения входного сигнала разбивается делением в АЦП на интервалы, которым присваиваются двоичные коды.
Кодирование входного сигнала производится сравнением его значения со значениями выделенных интервалов, в результате чего входной сигнал заменяется цифровым машинным кодом.