49Аналогоцифровые преобразователи.

В АЦП непрерывная величина преобразуется в дискретную с цифровым кодированием. Существует множество методов построения АЦП, главные из которых можно разбить на три типа.

1. Время - импульсный метод. Входное (преобразуемое) напряжение U_x сравнивается с равномерно (линейно) растущим напряжением U, максимальное значение которого равно U_max. Линейно растущее напряжение создается генератором пилообразного напряжения (ГП). Напряжение U достигает U_max за время Т. Входное напряжение U_x не должно превышать U_max.

Напряжение U достигает значения U_x в момент Т_х.

Для осуществления операции сравнения имеется сравнивающее устройство (=), которое выдает стробирующий импульс длительностью Т_х. Чем больше интервал времени Т_х, тем больше

преобразуемое напряжение U_x. Время Т_х пропорционально преобразуемому напряжению. Чтобы преобразовать это время в числовой код, соответствующий преобразуемой величине, имеется генератор импульсов (F) такой постоянной частоты, что за время Т возникнет число импульсов N_max, равное ( в числовой форме) U_max (например, при максимальном преобразуемом напряжении U_max=1000мВ N_max=1000) . В промежутке Т_х число импульсов N_x пропорционально Т_х и равно преобразуемому напряжению U_x. Для того, чтобы преобразовать число импульсов N_x в числовой код, имеется счетчик (CТ). Двоичный счетчик выдаст это число в двоичном коде, двоично-десятичный—в двоично-десятичном коде. Структурная схема, соответствующая время-импульсному преобразователю содержит устройство управления УУ, роль которого заключается в синхронизации работы устройств, которая нужна для своевременного сброса счетчика и запуска пилообразного напряжения.

Погрешность такого преобразователя зависит от многих факторов в том числе от стабильности напряжения питания, стабильности генераторов, дискретности преобразования, погрешности подсчета импульсов в стробирующем импульсе. Реальные преобразователи значительно сложнее .

2. Частотно-импульсный метод. Метод заключается в преобразовании напряжения в пропорциональную ему частоту, которая измеряется в цифровой форме. Измерение частоты происходит, как в частотомерах: подсчитывается число импульсов за заданный промежуток времени, который задается специальным генератором.

3 Метод следящего уравновешивания. Разновидностью метода является метод баллансного уравновешивания. В состав этих АЦП входи ЦАП, который преобразует выходную величину в аналоговую. Эта величина сравнивается с преобразуемой. При равенстве величин код, поступающий на вход ЦАП, выдается на выход.

Наибольшую точность преобразования обеспечивают АЦП в интегральном исполнении. Максимальные возможности создают АЦП, выполненные на микроконтроллерах.

50Общие сведения об источниках питания.

Стационарные устройства или устройства, потребляющие достаточно большую мощность, обычно используют энергию трехфазной или однофазной электрической сети, наиболее употребительного напряжения 400/230 В. Предпочтительно, чтобы потребители потребляли энергию непосредственно от сети. Но во многих случаях это невозможно. Например, микросхемы, другие электронные потребители должны питаться от достаточно низкого напряжения. Кроме того напряжение должно быть выпрямленным. Поэтому источники питания принято разделять на первичные (непосредственно от сети) и вторичные, содержащие понижающие трансформаторы и различные преобразователи.

Источники вторичного напряжения можно различать по разным признакам. Ниже такая классификация производится.

1. Источники постоянного и переменного напряжения. Переменное напряжение во вторичных источниках применяется редко в связи с трудностями сохранения формы, стабилизацией напряжения и др

Вторичные источники постоянного напряжения применяются преимущественно. Это связано с возможностью стабилизации напряжения при изменении напряжения сети или изменением нагрузки.

2. Трансформаторные и бестрансформаторные источники вторичного напряжения. Пониженное напряжение можно получить с помощью понижающих трансформаторов. В этом случае нагрузка может потреблять достаточно большую мощность. Если мощность, потребляемая нагрузкой невелика, напряжение нагрузки можно понизить путем последовательного включения в ее цепь добавочного сопротивления. Это сопротивление может быть активным, емкостным или индуктивным. Активное сопротивление потребляет мощность, и потому нагревается. Индуктивное сопротивление имеет достаточно большие размеры и, кроме того, от постоянной составляющей сопротивления избавиться не удается. Наиболее употребительными гасителями переменного напряжения являются емкости. Бестрансформаторные источники вторичного напряжения используются для токов до сотен мА.

3. Однофазные и трехфазные—по числу фаз первичного напряжения, использующихся для выпрямления во вторичных источниках. Трехфазные выпрямители позволяют получить большую мощность и поэтому используются в устройствах большой и средней мощности.

4. Стабилизированные и нестабилизированные источники вторичного напряжения. Многие потребители требуют таких параметров вторичного напряжения, которые невозможно создать путем простого выпрямления. В таких случаях используют стабилизацию напряжения. Стабилизаторы создают постоянное по величине вторичное напряжение, уменьшая его скачки при изменении нагрузки или первичного напряжения. Многие стабилизаторы уменьшают и пульсации.

Основными элементами вторичных источников питания являются выпрямители, основными параметрами выпрямителей являются следующие:

а) среднее значение выпрямленного тока I_ср,

б) среднее значение выпрямленного напряжения U_ср,

в) коэффициент полезного действия η,

г) коэффициент пульсаций К_п= ,

где U_m1—амплитуда напряжения первой гармоники,

U_ср—среднее значение выпрямленного напряжения.

11.2 Однофазные и трехфазные выпрямители. Сглаживающие фильтры.