1 2.4 Архитектуры ацп

АЦП – устройства, которые принимают входные аналоговые сигналы и генерируют соответствующие им цифровые коды, пригодные для обра- ботки МП и другими цифровыми устройствами

В основу классификации АЦП положен признак, указывающий на то, как во времени разворачивается процесс преобразования аналоговой ве- личины в цифровую. В основе преобразования выборочных значений сиг- нала в цифровые эквиваленты лежат операции квантования и кодирова- ния. Они могут осуществляться с помощью либо последовательной, либо параллельной, либо последовательно-параллельной процедур приближения цифрового эквивалента к преобразуемой величине.

Последовательно-параллельные АЦП являются компромиссом между стремлением получить высокое быстродействие и желанием сделать это по возможности меньшей ценой. Последовательно-параллельные АЦП занимают промежуточное положение по разрешающей способности и быстро- действию между параллельными АЦП и АЦП последовательного приближе- ния. Последовательно-параллельные АЦП подразделяют на многоступенча- тые, конвейерные и многотактные.

В многоступенчатом АЦП процесс преобразования входного сигнала разделен в пространстве. В качестве примера на рисунке 12.24 представ- лена схема двухступенчатого 8-разрядного АЦП.

Многотактные последовательно-параллельные АЦП

Рассмотрим пример 8-разрядного последовательно-параллельного АЦП, относяшегося к типу многотактных (см.рисунок 12.25).

Э тот преобразователь является типичным примером последователь- ных АЦП с единичными приближениями и состоит из компаратора, счет- чика и ЦАП (см.рисунок 12.26а).

Еще к ним относятся АЦП последовательного приближения и интегрирующие АЦП

21. Платы аналогового ввода-вывода.

Назначение и основные характеристики

Платы аналогового ввода-вывода (ПАВВ) предназначены для обеспечения ввода аналоговых сигналов с датчиков в вычислительное устройство обработки и вывода аналоговых сигналов для пропорционального управления исполнительными механизмами.

ПАВВ выполняют следующие функции:

− Нормализация аналогового сигнала - приведение границ шкалы первичного непрерывного сигнала к одному из стандартных диапазонов входного сигнала аналого-цифрового преобразователя (АЦП) измерительного канала. Наиболее распространены следующие диапазоны: 0…5В, 0…10В, ±5В, ±10В и сигналы токов 0…5мА, 0/4…20мА;

− Предварительная низкочастотная фильтрация, масштабированиеи линеризация аналогового сигнала. На промышленных объектах наиболее распространены помехи с частотой сети переменного тока, а также хаотические импульсные помехи, вызванные влиянием на технические средства измерительного канала переходных процессов и наводок при коммутации исполнительных механизмов повышенной мощности;

− АЦП сигнала и выдача результата через системную шину под управлением вычислительного устройства;

− Цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) сигнала, полученного от вычислительного устройства по системной шине;

− Обеспечение гальванической изоляции между источником аналогового сигнала и измерительным и/или статусным каналами системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего вычислительной системы и контролируемого оборудования. Отсутствие гальванической изоляции допускается только в технически обоснованных случаях.

− Сигнализация выхода значений измеряемого параметра за допустимые пределы;

− Самодиагностика внутренних устройств, защита от внешних аварийных воздействий.

Основные характеристики ПАВВ:

− Разрядность;

− Количество каналов ввода-вывода;

− Диапазон входных и выходных аналоговых сигналов;

− Быстродействие;

− Точность преобразования;

− Напряжение гальванической изоляции;

− Подавление помех на входе-выходе;

− Напряжение питания;

− Потребляемая мощность;

− Габариты.

Основным компонентом аналогового ввода является АЦП. Точность преобразования аналогового сигнала в цифровой код зависит от разрядности АЦП. Наиболее часто встречаются АЦП с разрядностью преобразования от 8 до 16 бит. Естественно, чем выше разрядность, тем ниже быстродействие АЦП.

Входные аналоговые сигналы подаются на ПАВВ через панель разъемов или клеммную колодку, проходят через гальваническую развязку, мультиплексируются и преобразуются в цифровой код с помощью АЦП. Далее, после соответствующей обработки, цифровой код сигнала поступает процессору по системной шине для последующей обработки по заложенной программе.

Основным компонентом аналогового вывода является ЦАП. Время преобразования цифрового кода в уровень аналогового сигнала меньше по сравнению с АЦП. Эталонные напряжения или токи получают в ЦАП с помощью весовых резисторных сеток или резисторных делителей.

Для формирования выходного аналогового сигнала выполняется обратная последовательность действий по сравнению с аналоговым вводом.

Устройства плат аналогового ввода-вывода

Изолирующие усилители

Изолирующие усилители (ИУ) предназначены для гальванической развязки цепей, непосредственно подключенных к источнику (датчику) сигнала и цепей, осуществляющих его обработку и/или передачу запоминающему или индицирующему устройству. При измерении параметров электрической энергии в высоковольтных цепях также необходимо изолировать основную часть аппаратуры от исследуемой цепи. Наконец, при значительных синфазных напряжениях целесообразно использовать гальваническое разделение для снижения погрешности передачи информации.

Фильтры нижних частот