41. Пристрої вибірки-збереження.
Пристрої вибірки
- зберігання
При зборі інформації і її наступному
перетворенні часто буває необхідно
зафіксувати значення аналогового
сигналу в певний момент часу. Деякі
типи аналогово-цифрових перетворювачів,
наприклад, послідовного наближення,
можуть давати зовсім непередбачувані
помилки, якщо їх вхідний сигнал не
зафіксовано під час перетворення. При
зміні вхідного коду цифро-аналогових
перетворювачів через неодночасність
встановлення розрядів спостерігаються
викиди вихідної напруги. Для усунення
цього явища на час встановлення також
слід зафіксувати вихідний сигнал ЦАП.
Пристрої вибірки - зберігання (ПВЗ)
(стеження - зберігання), що виконують
цю функцію, повинні на інтервалі часу
вибірки (спостереження) повторювати
на виході вхідний аналоговий сигнал,
а при перемиканні режиму на зберігання
зберігати останнє значення вихідної
напруги до надходження сигналу вибірки..
Рис.
1. Пристрій вибірки - зберіганняНайпростіша
схема ПВЗ має ряд недоліків:
· При замкнутому ключі джерело
вхідного сигналу має значну ємнісне
навантаження. Якщо джерелом є ОУ, це
звичайно призводить до його самозбудження.
· ЗУ з польовими транзисторами на
вході, які застосовуються як буферних
повторювачів, мають значний зсув нуля.
Основні
характеристики ПВЗ:
Точності
1. Напруга
зсуву нуля U см,
визначається практично зміщенням нуля
ОУ 1.
2. Дрейф фіксованої напруги при заданій
ємності С хр
U
вих
t = I/
р
/ С хр,
де I р
- струм розряду конденсатора. Він
складається з струмів витоку конденсатора
і комутатора, а також з вхідного струму
підсилювача ОУ 2.
При заданому струмі витоку величину
дрейфу можна зменшити шляхом збільшення
ємності конденсатора С хр.
Проте це погіршує динамічні характеристики
схеми.
Динамічні
характеристики
1. Час
вибірки tв визначає, як довго при самих
несприятливих умовах триває процес
заряду конденсатора зберігання до
величини вхідної напруги з заданим
рівнем допуску. Цей час пропорційно
ємності С хр.
Переклад ПВЗ в режим зберігання до
закінчення інтервалу вибірки загрожує
значними помилками.
2. Апертурна
затримка t а.
Це період між моментом зняття напруги,
що управляє і фактичним замиканням
послідовного комутатора.
Пристрої вибірки та зберігання ПВЗ необхідні для зменшення динамічних похибок, виникаючих при дискретизації безперервних сигналів, що змінюються в часі. Їхня робота основана на принципі фіксації миттєвого значення сигналу на час, необхідний до наступного перетворення в аналого-цифрових перетворювачах (АЦП).
Існуючі ПВЗ ділять на два класи: аналогові й цифрові. В аналогових пристроях здійснюється перехід від безперервної функції U(t) до безперервної послідовності {U (tn)} (n = 1, 2, ...), квантування вибіркових значень відбувається в АЦП. У цифрових пристроях спочатку відбувається квантування вхідного сигналу, а вже потім його дискретизація і зберігання вибіркових значень у цифровій формі.
Принцип побудови.
З математичної
точки зору в основі роботи ПВЗ лежить
операція стробування, що в ідеальному
випадку можна виконати, використовуючи
фільтруючі властивості δ-функцій:
Реальне стробування
здійснюється за допомогою послідовності
детермінованих стробуючих функцій
g(t)
, які мають кінцеву в порівнянні з
довжиною вхідних сигналів тривалість,
і може бути описано виразом
де F - символ функціонального перетворення
сигналу в межах стробуючого імпульсу.
Рисунок 34.2-Структурна схема ПВЗ,
Однак принциповою різницею в роботі ПВЗ є наявність механізму утворення відліків. Зокрема, випадок дискретизації за допомогою самого АЦП можна розглядати як різновид методу.