Глава 15 преобразователи сигналов

Преобразователи сигналов могут быть двух видов ди­скретные и аналоговые. К дискретному виду преобразования следует отнести выделение характерных точек исследуемого сигна­ла — фиксацию момента перехода его через нуль, выделение экстре­мальных значений и т. д. Аналоговые преобразователи осуществля­ют возведение сигнала в квадрат, изменение фазы гармонического колебания, интегрирование и дифференцирование исследуемого сиг­нала.

Наиболее распросграненными способами преобразования явля­ются дифференцирование и интегрирование. Простейшим устройст­вом, выполняющим эти функции, является ДС-цепочка Выход­ной сигнал этой цепочки будет пропорционален ее постоянной вре­мени. При интегрировании постоянная времени RC должна быть больше времени действия входного сигнала. С увеличениемRC для повышения точности интегрирования уменьшают амплитуду выход­ного сигнала. С помощью пассивной RС-цепи не удается получить одновременно достаточно большой выходной сигнал и малую ошиб­ку интегрирования. Значительно лучшие результаты получаются если применять интеграторы на ОУ. Электронные интеграторы по­зволяют простыми средствами получить высокую точность интегри­рования и одновременно большое выходное напряжение. Аналогич­ное можно сказать и про дифференцирование, но здесь задача ре­шается несколько проще. Дифференцирующее устройство на ОУ мо­жет быть с успехом заменено транзисторным усилителем с ОБ. Входное сопротивление этого усилителя составляет единицы ом. В то же время амплитуда выходного сигнала определяется сопро­тивлением резистора, стоящего в цепи коллектора. Такой каскад обладает существенным преимуществом перед ОУ. Динамический диапазон транзисторного каскада значительно больше, чем каскада на ОУ.

Среди преобразователей сигналов важное место занимают ана­лого-цифровые и цифроаналоговыс преобразователи. Эти преобра­зователи являются неотъемлемой частью всех устройств, которые входят в комплекс цифровой обработки различных сигналов. Для обработки аналоговых сигналов на ЭВМ применяют аналого-циф­ровые преобразователи. Они преобразуют непрерывные сигналы в двоичные числа, которые затем вводятся в ЭВМ. После того как ЭВМ закончит обработку двоичных чисел, результаты выводятся на регистрирующие устройства, которые записывают информацию в аналоговом виде. Для этих целей применяют цнфроаналоговые пре­образователи, осуществляющие перевод двоичных чисел в непре­рывный сигнал.

Промышленностью выпускаются специальные интегральные ми­кросхемы, с помощью которых можно построить аналого-цифровые преобразователи с различным быстродействием и точностью. В со­став серии К.240 входят аналоговые узлы: К240СА — нуль-орган, К240КТ1 — разрядный ключ, К.240К.Т2 — четыре коммутируемых ключа, К240КТ5 — три разрядных ключа средней точности. Эти ин­тегральные микросхемы позволяют построить преобразователь на 10 разрядов. Время преобразования 100 мкс при входном напряже­нии от — 5 до +5 В. В основу преобразования положен принцип поразрядного кодирования.

В этой главе будут рассмотрены преобразователи, которые лег­ко реализуются на элементах широкого применения. Рассмотренные преобразователи не являются прецизионными устройствами: они не отличаются высокой точностью и большим быстродействием, по­скольку имеют небольшое число разрядов. Для увеличения числа разрядов в этих преобразователях необходимо более тщательно настраивать все входящие элементы. Схемы включения корректи­рующих элементов ОУ, которые применяются в различных устрой­ствах, можно найти в гл. 1.