2.4. Измерительные преобразователи /ип/. Аналого-цифровые /ацп/ и цифро-аналоговые преобразователи /цап/.

Измерительный преобразователь - это элемент измерительного, сигнального, регистрирующего устройства, преобразующий контролируемую величину в электрический сигнал.

Функция преобразования измерительного преобразователя - зависимость информативного параметра выходного сигнала измерительного преобразователя от информативного параметра его выходного сигнала.

Рассматривают номинальную, индивидуальную и истинную функции измерительного преобразователя.

Номинальная функция преобразования измерительного преобразователя - функция преобразования, принимаемая для любого экземпляра измерительного преобразователя данного типа и устанавливаемая в НТД на данный тип измерительного преобразователя. Используют в пределах рабочих условий применения для определения значения информативного _{параметра} входного сигнала измерительного преобразователя по известному значению информативного параметра его выходного сигнала (или наоборот) в тех случаях, когда, данные о МХ измерительного преобразователя получают из НТД на данный тип измерительного преобразователя.

Индивидуальная функция преобразования измерительного преобразователя - функция преобразования, принимаемая для конкретного экземпляра измерительного преобразователя и устанавливаемая, как правило, путем экспериментального исследования этого конкретного экземпляра при определенных значениях влияющих величин. Индивидуальную функцию преобразования используют в условиях, установленных для нее, в тех случаях, когда данные о MX измерительного преобразователя получают путем непосредственного экспериментального исследования конкретного экземпляра измерительного преобразователя.

Истинная функция преобразования измерительного преобразователя - функция совершенным образом отражающая зависимость информативного параметра выходного сигнала конкретного экземпляра измерительного преобразователя от информативного параметра его входного сигнала в тех условиях и в тот момент времени, когда функцию определяют.

Примечание:

1. Истинная функция преобразования представляет собой идеальное понятие и, в общем, не может быть известна.

2. Индивидуальная функция преобразования должна, по возможности, приближаться к истинной функции преобразования.

В системах телекоммуникаций аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование необходимы для помехозащищенной передачи, для формирования и обработки сигналов, а устройства, реализующие указанные преобразования относятся к классу измерительных преобразователей (ИП).

По виду входных и выходных величин ИП рассматривают:

• аналого-цифровые (АЦП), предназначенные для преобразова­ния аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

• цифроаналоговые (ЦАП), предназначенные для преобразова­ния цифрового кода в аналоговую величину.

Обозначения в структурных схемах и передаточные функции АЦП и ЦАП показаны на рис. 2.2. В качестве входных (для ЦАП) и выходных (для АЦП) кодов, как правило, используются параллельные двоичные коды. Входной (для АЦП) и выходной для ЦАП величиной чаще всего является напряжение u. /. В качестве входных (для

Уравнение преобразования идеального однополярного ЦАП

(2.1)

где R — разрядность ЦАП; U_m— максимальное выходное напряже­ние ЦАП; N₁₀ — значение входного кода в десятичной системе ис­числения; а_i— коэффициенты, которые могут принимать значения, равные нулю или единице. Из уравнения видно, что квант напря­жения на выходе ЦАП, называемый единицей младшего разряда (ЕМР), равен U_m/(2^R-1).

Рис.2.3 Обозначения в структурных схемах (а), передаточные функции (б) и части передаточных функций (в) АЦП, ЦАП в увеличенном масштабе

Уравнение преобразования идеального однополярного АЦП за­писывается в виде:

(2.2)

где int[X] - функция, выделяющая целую часть числа X. Мини­мальное изменение напряжения на входе АЦП, которое приводит к изменению выходного кода, называемое разрешающей способностью, равно U_m/(2^R-1).