27. Структура измерительного канала измерительной информационной сис.

Почти для каждого типа ИИС используется цепочка из аппарат­ных модулей (измерительных, управляющих, интерфейсных, обрабатываю­щих). Таким образом, обобщенная структурная схема ИИС содержит:

• множество различных первичных измерительных преобразователей;

• множество измерительных преобразователей, которое может состо­ять из преобразователей аналоговых сигналов, коммутаторов аналоговых сигналов, аналоговых вычислительных устройств;

• группу аналого-цифровых преобразователей;

• множество цифровых устройств, содержащее формирователи им­пульсов, преобразователи кодов, коммутаторы, специализированные цифровые вычислительные устройства,;

• группу цифровых устройств вывода, отображения и регистрации, которая содержит формирователи кодоимпульсных сигналов;

• множество цифроаналоговых преобразователей;

• указанные функциональные блоки соединяются между собой через стандартные интерфейсы или устанавливаются жесткие связи;

• интерфейсные устройства (ИФУ), содержащие системы шин, интер­фейсные узлы и интерфейсные устройства аналоговых блоков, служа­щие главным образом для приема командных сигналов и передачи ин­формации о состоянии блоков.;

• устройство управления, формирующее командную информацию, принимающее информацию от функциональных блоков и подающее ко­манды на исполнительные устройства для формирования воздействия на объект исследования (ОИ).

Управляющее устройство принимает информацию от функциональных блоков, формирует командную информацию для управления работой элементов ИИС, подает команды на исполнительные устройства.

Следует отметить, что ЭВМ может взять на себя ряд операций, выполняемых в представленных блоках, а также функции управляющего устройства.

Реальные ИИС не требуют наличия всех указанных устройств. Структура их определяется требуемыми функциями ИИС.

28. Опишите цифро-аналоговый преобразователь, принципы работы и характеристики, использование в измерительных информационных системах.

Цель состоит в том, чтобы преобразовать количество, определенное в виде двоичного числа (или многоразрядного двоично-десятичного числа), в напряжение или ток, пропорциональное значению цифрового входа. Рассмотрим несколько распространенных способов преобразования.

Включение масштабирующих резисторов в суммирующее соединение.

Подключая несколько резисторов к суммирующему входу операционного усилителя, на выходе можно получить напряжение, пропорциональное взвешенной сумме входных напряжений.

Источники масштабирующих токов.

Токи можно сформировать с помощью матрицы транзисторных источников тока с масштабирующими эмиттерными резисторами, хотя проектировщики ИС предпочитают использовать цепную К-2К-схему из эмиттерных резисторов. В большинстве преобразователей этого типа источники тока включены все время, а их выходной ток подключается к выходному контакту или к земле под управлением цифрового входного кода.

Формирование выходного сигнала напряжения.

Существует несколько способов формирования выходного напряжения для токовых ЦАП. Если емкость нагрузки невелика, а требуемый перепад напряжения достаточно большой, то прекрасно работает схема с обычным резистором, подключенным к земле.

Интегрирующие ЦАП

В прикладных задачах «цифровой» вход может представлять собой последовательность импульсов или колебание другого вида определенной частоты. В этом случае непосредственное преобразование в напряжение иногда оказывается более удобным, чем предварительный отсчет времени с последующим преобразованием двоичного числа по описанным выше способам.

Широтно-импульсная модуляция.

В этом способе используется цифровой входной код для формирования последовательности импульсов фиксированной частоты с длительностью импульсов, пропорциональной входному числу.

Умножитель частоты с усреднением.

Параллельный двоичный или двоично-десятичный входной код преобразуется в последовательность выходных импульсов со средней частотой, пропорциональной цифровому входу; для формирования выхода по постоянному току, пропорционального цифровому входному коду, можно, как и для описанного выше преобразователя частоты в напряжение, использовать простое усреднение, хотя в данном случае величина постоянной времени выхода может оказаться недопустимо большой, поскольку время усреднения на выходе умножителя частоты должно быть равно наибольшему периоду выходного сигнала умножителя.

При поиске ЦАП для конкретного применения следует всегда помнить о некоторых наиболее важных моментах:

• точность;

• быстродействие;

• точность установки (требуется ли внешняя подстройка);

• входная структура;

• опорный источник (внутренний, внешний);

• выходная структура (токовый выход, размах выхода, выход по напряжению, диапазон);

• необходимые напряжения питания и мощность рассеивания;

• корпус (шириной 0,3 дюйма);

• цена.