5. Розрахувати і побудувати взаємну кореляційну функцію з використанням алгоритму цифрової обробки для таких сигналів:

№29

1 Яка різниця у будові та принципу дії цифрових вимірювальних приладів розгортаючого зрівноважування одиничного та порядкового наближення? Цифрові вольтметри зрівноважуючого перетворення

В даних приладах використовується зворотній зв’язок, виконаний на цифро-аналоговому перетворювачі (ЦАП).

Структурна схема ЦВ розгортаючого зрівноваження одиничного наближення, яка подана на рис. 6.9 а, містить лічильник Ліч, перетворювач коду в напругу ПКН, джерело опорної напруги ДОН, пристрій порівняння ПП, генератор тактових імпульсів ГІ, пристрій керування ПК і ключ Кл.

Вимірювана напруга U_x і компенсуюча U_k подаються на пристрій порівняння. Після приходу сигналу зовнішнього запуску U_з ПК встановлює Ліч в нульове положення. Компенсуюча напруга U_к при цьому рівна 0 і на виході ПП з’являється одиничний сигнал U_пп, що свідчить про те, що U_x>U_k. Цей сигнал відкриває ключ Кл і тактові імпульси з ГІ послідовно заповнюють лічильник. Код з виходу Ліч перетворюється ПКН в ступенево наростаючу компенсовану напругу U_к (рис. 6.9 б) Процес перетворення продовжується до тих пір, поки U_к не стане рівною вимірюваній напрузі. В цей момент сигнал на виході ПП змінює свій знак і закриває ключ, припиняючи заповнення Ліч тактовими імпульсами U_N. Вихідний код N лічильника буде визначатися співвідношенням:

N=U_x/z, (6.18)

де z=U₀/2^m - крок квантування;

U₀ – зразкова напруга;

m – розрядність лічильника.

Наближення компенсуючої напруги до вимірюваної здійснюється одиничними сходинками. Швидкість наростання U_к постійна і визначається частотою f_T тактових імпульсів.

Перевагами даних приладів є простота схемної реалізації, висока точність (відносна похибка =0,002-1%).

Істотним недоліком є низька швидкодія (10² - 10⁴ перетворень/с). Використовуються для вимірювання постійних і повільно змінних напруг .

У цифрових вольтметрах розгортаючого зрівноважування з порозрядним наближенням, структурна схема і часова діаграма якого подані на рис. 6.10, вимірювана напруга порівнюється із ступенево змінною компенсуючою напругою, вага сходинок якої вибирається рівною 1/2,1/4, 1/8 … 1/2^m значень опорної напруги U₀. При цьому U₀ рівна максимальному значенню вимірюваної напруги (границя вимірювання).

Імпульс запуску здійснює початкову установку пристрою керування ПК, скидування компенсуючої напруги U_k і запуск генератора тактових імпульсів ГІ. Після приходу першого тактового імпульсу U_ГІ ПК виставляє 1 в першому (старшому) розряді вихідного коду, що приводить до появи на виході перетворювача коду в напругу ПКН компенсуючої напруги U_k1=U₀/2. Пристрій порівняння ПП порівнює цю напругу з U_x і якщо U_x>U_k1, то на виході ПП залишається напруга і ПК залишає 1 в старшому розряді коду. В момент приходу другого тактового імпульсу ПК формує 1 у другому розряді вихідного коду, що має вагу U₀/4. ПКН видає напругу U_k=U_k1+U_k2=U₀/2+U₀/4. Якщо U_k>U_x, то напруга на виході ПП змінює свій знак. ПК, проаналізувавши знак цієї різниці, визначає перекомпенсацію і скидає 1 у другому розряді, залишаючи там 0. Після приходу третього тактового імпульсу ПК виробляє 1 в третьому розряді з вагою 1/8. Напруга U_k3=U₀/8 сумується з U_k1. Якщо ПП показує, що перекомпенсація не настала, то ПК виставляє 1 у молодшому (четвертому) розряді, закінчує процес перетворення, зупиняє ГІ.

У даному приладі процес вимірювання у АЦП займає m тактів. Швидкодія досягає 10⁵-10⁶ перетворень/c.