- •В.В. Филинов, а. В. Филинова
- •Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия редакционно-издельским советом мгупи
- •1. Элементная база электроники
- •1.1. Полупроводниковые приборы
- •1.1.1. Общие сведения
- •1.1.2. Полупроводниковые материалы
- •1.1.4. Полупроводниковые диоды
- •1.1.6. Полевые транзисторы
- •1.1.7. Тиристоры.
- •1.2. Интегральные схемы.
- •1.3. Система обозначений полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
- •2. Основы аналоговой схемотехники
- •Усилительные устройства
- •2.1.1 Классификация усилителей
- •2.1.2. Параметры и характеристики усилителей
- •2.1.3. Принцип работы усилителя
- •2.1.4. Усилители напряжения с общим эмиттером
- •2.1.5. Эмиттерный повторитель
- •2.1.6 Усилительный каскад на полевом транзисторе
- •2.1.7. Истоковый повторитель
- •2.1.8. Усилители мощности
- •2.1.9. Многокаскадные усилители
- •2.1.10. Усилитель постоянного тока
- •2.1.11 Обратные связи в усилителях
- •2.1.12. Операционный усилитель
- •2.1.13. Избирательный усилитель
- •2.2. Генераторы электрических сигналов
- •2.3. Источники питания электронных устройств
- •2.3.1. Однополупериодный выпрямитель
- •2.3.2. Мостовая схема выпрямителя
- •2.3.3 Сглаживающие фильтры
- •2.3.4. Внешняя характеристика выпрямителя
- •2.3.5. Стабилизаторы напряжения
- •3. Основы цифровой схемотехники
- •3. 1.Общие сведения
- •3.2. Электронные ключи и простейшие формирователи импульсов
- •3.3. Импулсьный режим работы операционных усилителей
- •3.4. Логические элементы. Серии цифровых интегральных схем
- •3.5. Триггеры
- •3.6. Счетчики импульсов
- •3.7. Регистры, дешифраторы, мультиплексоры
- •3.8. Цифроаналоговые и аналого-цифровые
- •3.9. Основные сведения о микропроцессорах
- •4. Основы измерительной техники
- •4.1. Общие сведения и основные понятия
- •4.2 Характеристики измерительных приборов
- •4.3. Измерительные механизмы аналоговых приборов
- •4.3.1. Особенности аналоговых приборов
- •4.3.2. Магнитоэлектрический измерительный механизм
- •4.3.3. Электромагнитный измерительный механизм
- •4.3.4. Электродинамический измерительный механизм
- •4.3.5. Электростатический измерительный механизм
- •4.3.6. Индукционный измерительный механизм
- •4.4. Условные обозначения на шкале приборов
- •4.5. Метод построения амперметров и вольтметров непосредственной оценки
- •4.6. Электронные приборы непосредственной оценки
- •4.7 Измерение мощности в цепях постоянного тока и активной мощности в цепях переменного тока
- •4.8. Методы построения приборов сравнения (компенсации)
- •4.9. Измерение параметров электрических цепей
- •4.10. Измерение электрических величин цифровыми приборами
- •4.10.1.Цифровые измерительные приборы с квантованием по уровню
- •4.10.2. Цифровые измерительные приборы с квантованием по времени
- •4.10.3. Перспективы развития современных цифровых приборов
- •4.12. Измерение и контроль неэлектрических величин
- •4.12.1. Общие сведения
- •4.12.2. Преобразователи неэлектрических величин
- •4.13. Информационно-измерительные системы
- •107996, Москва, ул. Стромынка, 20
4.10. Измерение электрических величин цифровыми приборами
Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, т. е. показания которых представлены в цифровой форме.
|
Рис. 4.24. Блок схема цифрового электрического прибора |
Входные величины у цифровых, как и у аналоговых, измерительных устройств непрерывные. Главное различие между аналоговыми и цифровыми измерительными приборами состоит в индикации измерительной информации. В аналоговых измерительных приборах результаты измерения могут принимать сколь угодно близкие друг к другу значения, а в цифровых приборах результаты измерений могут принимать только фиксированные значения, ближайшие из которых различаются на заданную (известную) величину — шаг квантования.
Цифровой прибор имеет два обязательных функциональных узла: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой индикатор (рис. 4.24). АЦП выдает цифровой код в соответствии со значением измеряемой величины, а индикатор отражает значение измеряемой величины в цифровой форме.
Кроме АЦП, к цифровым преобразователям относятся цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), предназначенные для выполнения обратной АЦП операции, т. е. для преобразования цифрового кода в аналоговую величину. АЦП и ЦАП применяются также в измерительных, информационных, управляющих системах слежения и диагностики объекта, поэтому выпускаются промышленностью в виде автономных устройств.
Дискретность результатов измерений у ЦИП вызвана тем, что входные сигналы квантуются. Известно квантование двух видов: по уровню, по времени.
4.10.1.Цифровые измерительные приборы с квантованием по уровню
При квантовании по уровню весь диапазон измерения входной величины разбивается на ряд уровней и значение входной величины принимается равным ближайшему уровню. Суть квантования по уровню поясняется на рис. 4.25, где показано, что непрерывной входной величине X ставится в соответствие дискретная величина .
Функциональная схема ЦИП, реализующего квантование по уровню, показана на рис. 4.26. Измеряемая величина поступает на вход сравнивающего устройства . На другой вход подается величина сравнения , однородная с измеряемой, которая сформирована в ЦАП. Сравнивающее устройство (компаратор) формирует сигнал иуправляет работой ключа . При под действием сигнала ключ замыкается и пропускает импульсы с выхода генератора импульсов на вход счетчика импульсов.
|
|
Рис. 4.25. Диаграмма работы ЦИП |
Рис. 4.26. Блок схема ЦИП с квантованием по уровню |
|
|
Счетчик импульсов преобразует количество импульсов в цифровой код, который управляет работой ЦАП. Пока ,код на выходе счетчика возрастает и увеличивается . При СУ вырабатывает сигнал , ключ отключает , импульсы больше не поступают на счетчик, код и не изменяются. При помощи цифрового индикатора ЦИ результат измерения представляется оператору. На этом процесс измерения закончен. Для следующего измерения необходимо вернуть счетчик и ЦАП в нулевое состояние при помощи управляющего устройства УУ или вручную нажатием
кнопки. После этого прибор готов к новому измерению.
ЦИП с квантованием по уровню широко применяются для измерения постоянных и переменных напряжений, сопротивлений, частоты, неэлектрических величин.