Устройства предварительной обработки сигналов чэ.
Устройства предварительной обработки сигналов ЧЭ обеспечивают сопряжение выхода ЧЭ с входом АЦП.
Под сопряжением подразумевается согласование:
- по динамическому диапазону сигналов устройств;
- входного сопротивления АЦП с выходным сопротивлением ЧЭ.
Для наилучшего использования АЦП его динамический диапазон должен быть согласован с диапазоном выходных сигналов ЧЭ. Согласованность динамических диапазонов является одним из критериев при выборе АЦП. Диапазон входных сигналов АЦП имеет значения, как правило, кратные 2,5 В или 2,048 В. Если диапазон выходных сигналов ЧЭ меньше, то согласующее устройство обеспечивает усиление сигналов ЧЭ по напряжению так, чтобы уравнять его с диапазоном входных сигналов АЦП. Эту функцию иногда называют нормализацией, а согласующее устройство – нормализатором. Если диапазоны имеют одинаковый размах, но смещены один относительно другого (например, 0 – 5 В и ±2,5 В), согласующее устройство обеспечивает их совмещение.
Для наилучшей передачи сигнала входное сопротивление приемника должно быть много больше выходного сопротивления источника сигнала. Современные АЦП, в частности, с устройством выборки-хранения на входе, имеют невысокое входное сопротивление и требуют для быстрого перезаряда входной емкости значительных токов. В технической документации таких АЦП, как правило, приводятся рекомендации по организации входных цепей, поскольку от их правильного выполнения зависит качество работы АЦП.
Устройства предварительной обработки сигналов выполняются на основе операционных усилителей(ОУ). Необходимо учитывать, что инвертирующий и неинвертирующий усилители на основе ОУ имеют разные характеристики. В частности, входное сопротивление инвертирующего усилителя определяется входным резистором и обычно много меньше чем входное сопротивление неинвертирующего усилителя.
Для реализации устройств предварительной обработки сигналов часто используются инструментальные усилители – разновидность операционных усилителей с симметричным входом. Наличие симметричного входа создает предпосылки для помехоустойчивого подключения ЧЭ с помощью симметричной линии связи (в частности, перевитый провод в экране). Инструментальный усилитель – как правило, законченное устройство, коэффициент усиления которого устанавливается единственным резистором. Этот резистор, а иногда и несколько с заданным весовым соотношением сопротивлений часто размещают в микросхеме усилителя, в последнем случае коэффициент усиления может изменяться переключением резисторов извне, в том числе и программно. При выборе элементной базы для реализации устройств предварительной обработки сигналов необходимо учитывать, что полоса пропускания у инструментальных усилителей уже, чем у обычных операционных.
При обработке медленно меняющихся величин (например, температуры) преобразование сигналов от нескольких датчиков осуществляется одним АЦП. В этом случае подключение датчиков к входу АЦП осуществляется через мультиплексор (коммутатор).
По принципу действия мультиплексор аналогичен электромеханическому реле, которое под действием сигнала управления соединяет входные и выходные контакты, однако здесь соединение и разъединение контактов осуществляется путем изменения проводимости канала в полупроводниковом материале.
Аналоговые ключи [ - не факт, что правильно или вообще, что нужно] - прерывание подачи на ЧЭ входного воздействия на время, определяемое быстродействием преобразовательного тракта.
Особенности применения.
Для правильной и надежной работы коммутируемые сигналы должны подаваться на входы мультиплексора после подачи питания и сниматься до отключения питания – нарушение этого порядка может привести к выходу мультиплексора из строя. Современные мультиплексоры реализуются на основе транзисторных структур типа металл-окисел-полупроводник с тонким слоем изолирующего окисла и поэтому весьма чувствительны к статическому электричеству, разряд которого может пробивать и повреждать изоляцию.
