Применение электронных устройств в системах автоматизации4

действия которого замыкается ключ S. В течение времени действия импульса увеличивается выходное напряжение интегратора, так как на его вход подается ток опорного источника тока Iоп. Далее описанный процесс повторяется. Последовательность импульсов является выходным сигналом ПНЧ.

Рисунок 7.9- Структурная схема ПНЧ

Импульсы тока Iоп уравновешивают ток, вызываемый входным напряжением

Uвх . Отсюда следует:

где Uвх.ср - среднее значение входного напряжения за период Т между импульсами.

Таким образом, ПНЧ преобразует входное напряжение в унитарный код.

Для его преобразования в двоичный можно использовать счетчик. Схема интегрирующего АЦП на базе ПНЧ приведена на рисунке 7.10.

92

.

Рисунок 7.10АЦП на основе ПНЧ

Двоичный счетчик подсчитывает число импульсов, поступивших от ПНЧ за период Твыборки=1/fвыборки , а по перепаду импульса выборки число из счетчика переносится в выходной регистр. Вслед за этим происходит обнуление счетчика. Число импульсов n, подсчитанных счетчиком за время Твыборки,

где Uвх.ср - среднее значение входного напряжения за весь период Твыборки.

Можно заметно повысить точность ПНЧ, если в нем вместо одновибратора включить тактируемый импульсами стабильной частоты D-триггер.

Вопросы для самоконтроля.

1)Чему равно разрешение АЦП.

2)Что такое погрешность полной шкалы АЦП.

3)Как называется напряжение на входе АЦП при нулевом коде на его выходе.

4)Как называется максимальное отклонение реальной характеристики преобразования от идеальной.

5)Каким параметром характеризуется отклонение величины текущего значения ступеньки напряжения АЦП от ее среднего значения.

6)От чего зависит точность параллельного АЦП.

93

7)В чем заключается основное отличие параллельного АЦП от других типов АЦП.

8)Какую функцию в параллельном АЦП выполняет приоритетный шифратор.

9)Почему параллельный АЦП не требует применения устройства выборки-хранения.

10)Как связаны максимальное входное и опорное напряжения с максимальным кодом на выходе АЦП.

11)Сколько тактов требуется АЦП поразрядного уравновешивания для выполнения преобразования.

12)Каково быстродействие АЦП поразрядного уравновешивания по сравнению с параллельным АЦП.

13)Какую функцию выполняет ЦАП в АЦП поразрядного уравновешивания.

14)С какой целью перед АЦП поразрядного уравновешивания включают устройство выборки-хранения.

15)На каком принципе основана работа устройства выборки-хранения.

16)Почему АЦП двойного интегрирования называют многотактным.

17)За счет чего в АЦП двойного интегрирования обеспечивается высокая точность преобразования.

18)Для каких применений предназначен АЦП двойного интегрирования.

19)Отличительные особенности сигма-дельта АЦП.

20)Зачем нужна передискретизация в сигма-дельта АЦП.

21)Какая характеристика сигма-дельта АЦП обуславливает его применение в промышленном оборудовании.

22)Зачем нужен дециматор в сигма-дельта АЦП.

23)На чем основан принцип действия преобразователя напряжение-

частота.

24)Как строится АЦП на основе ПНЧ.

25)Как преобразовать унитарный код на выходе ПНЧ в двоичный.

94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии рассмотрены принципы построения, расчета и согласования устройств обработки сигналов различных датчиков, наиболее часто применяющихся в автоматических и автоматизированных системах.

Представлены инструментальные и нормирующие усилители как построенные на операционных усилителях, так и интегральные. Даны рекомендации и схемы подключения к этим усилителям термопар,

термосопротивлений, высокоимпедансных датчиков и т.д. Приведены основные схемы и расчетные соотношения активных фильтров первого и второго порядков низкой и высокой частоты, полосовых, заградительных и фазовых, в том числе построенных на основе конвертеров полного сопротивления. Даны принципы построения, схемы и расчетные соотношения цифроаналоговых преобразователей, использующих разные способы получения весовых токов, а также аналоговоцифровых преобразователей параллельного действия, поразрядного уравновешивания,

интегрирующих, сигма-дельта и преобразователей напряжение-частота.

Представлена информация по микросхемам, выполняющим функции рассмотренных устройств, от различных производителей.

95

Список литературы и интернет источников

1.Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.

Том I: Пер. с нем.-М.: ДМК Пресс, 2008.-832 с.: ил. ISBN 5- 94074-148-7

2.Уолт Кестер, Джеймс Брайнт, Уолт Юнг, Усилители для нормирования сигналов. Материалы семинара «Методы практическогоконструированияпри нормированиисигналовc

датчиков».:Пер. с англ.:СП-б.:АВТЭКС,1999. 311с.:ил. ISBN-0-916550-20-6

3.http://chromotech.ru/int/AVR/Books/Ref/opa.pdf (15.12.2014)

4.Интегральные микросхемы: Операционные усилители. Обзор-М.:

ДОДЕКА, 1994г., 48 с-I ISBN-5-87835-002-5.

5.http://www.analog.com/en/all-operational-amplifiers-op- amps/operational-amplifiers-op- amps/products/index.html#All_Op_Amps (18.12.2014)

6.www.fairchildsemi.com/products/analog-mixed-signal/amplifiers- comparators/operational-amplifiers/ (29.12.2014)

7.http://www.maximintegrated.com/en/products/analog/amplifiers/

operational-amplifiers.html (10.12.2014)

8.http://www.radioradar.net/hand_book/documentation/terpara.html /RadioRadar.net:/ Электронно - информационный портал/

Справочник/Документация/Термопары и их применение

(10.12.2014)

9.http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/70261/

/LINER/LT1025.html (20.12.2014)

10.http://www.symmetron.ru/news/maxim-MAX31855.shtml

MAX31855: цифровой преобразователь для термопар с

компенсацией опорного спая. (18.12.2014)

96

11.А.Дж. Пейтон, В.Волш, Аналоговая электроника на операционных усилителях – М.: БИНОМ, 1994 – 352 с.:ил. – ISBN 5-7503-0013-7

12.Уолт Кестер, Мостовые схемы. Материалы семинара « Методы практического конструирования при нормировании сигналов c

датчиков».: Пер. с англ.: Санкт-Петербург.: АВТЭКС, 1999.311с.:ил. - ISBN-0-916550-20-6

13.http://www.contravt.ru/?id=7068 (10.12.2014)

14.http://www.eti.su/ ЭлектроТехИнфо / Статьи / Измерительная техника / Термопреобразователи сопротивления/ Устройство,

характеристики, виды и типы, схемы термопреобразователей сопротивления ТСП, ТСМ, ТСПУ, ТСМУ. (10.12.2014)

15.Уолт Кестер, Джеймс Брайнт, Джо Бакстон, АЦП для нормирования сигнала. Материалы семинара «Методы практического конструирования при нормировании сигналов c

датчиков».: Пер. с англ.: Санкт-Петербург.: АВТЭКС, 1999.с.311с.:ил. - ISBN-0-916550-20-6

16.Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд.

Том II: Пер. с нем.-М.: ДМК Пресс, 2007.-942 с.: ил.- ISBN 5- 94074-148-7

17.Микросхемы АЦП и ЦАП. Справочник : Группа авторов.- М.:

Додэка-ХХ, 2005.-432 с.: ил.:- ISBN: 5-94120-091-94. 18.http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Texas_Instruments/dac

/index.htm (18.12.2014)

19.http://catalog.gaw.ru/index.php?page=components /аналоговые компоненты/АЦП (18.12.2014)

97

Кудряшов Борис Петрович

Иванов Алексей Александрович

Электронные устройства в системах автоматизации

Учебное пособие

по дисциплине «Электротехника и электроника»

для студентов очной и заочной форм обучения направления 220700.62 «Автоматизация

технологических процессов и производств»

Авторская редакция

__________________________________________________________

__________________________________________________________

РИЦ Курганского государственного университета.

640000, г. Курган, ул. Советская, 63/4

Курганский государственный университет.

98