12.5. Какие типы усилителей могут быть использованы для усиления сигнала постоянного тока?

Для усиления сигналов постоянного тока в ИИС обычно используются прецизионные операционные усилители и усилители с преобразованием спектра входного сигнала (МДМ-усилители).

12,6. Какова должна быть разрядность ЦАП для того, чтобы погрешность измерения не превышала 2? написать формулу и показать сколько разрядов из неё вытекает. 100% / 2ⁿ(минус 1). И берете логарифм..

γ = 100%/(2ⁿ-1), сл-но n=6.

Разрядность ЦАП должна быть не менее 6 двоичных разрядов (1/2⁶ =0,016 => 1,6%).

12.7. Изложить принцип работы аналогового сравнивающего устройства. На базе интегральных микросхем какого типа они выполняются?

На базе ОУ (компараторы). Для работы в режиме компаратора ОУ включается в схему с положительной обратной связью. Малая разность входных напряжений максимально усиливается и на выход выдаётся или напряжение питания или логический «ноль».

Компаратор состоит (в общем случае): сумматор (выделяющий разность), усилитель, выходной пороговый элемент. Идеальный компаратор имеет Rвх -> ∞, нулевой дрейф, бесконечно большой коэффициент усиления усилителя, бесконечное быстродействие.

Типовая схема вкл. ОУ в компараторе с низким быстродействием (до 1 мкс).

ЕслиU вх < U оп, то ОУ насыщен по положительной полярности, VD1 открыт , VD2 пробивается и на выходе схемы будет напряжение высокого уровня U вых = U оп vd2.

Если U вх > U оп, то ОУ насыщен по отрицательной полярности, VD1 закрыт, VD2 выходит из пробоя и на выходе схемы будет напряжение низкого уровня U вых = U оп vd2. U вых=Iобр vd2 * R4, R3 задает ток стабилизации стабилитрона. Компараторы предназначены для сравнения двух аналог сигналов. На выходе компаратора формируются сигналы «1», если разность входных сигналов меньше U срабатывания компаратора, или «0», если разность входных сигналов превышает U срабатывания компаратора. На один вход компаратора подается исследуемый сигнал, на другой — опорный потенциал. Применяются компараторы как по прямому назначению — для сравнения двух напряжений, так и в различных схемах с положительной обратной связью — формирователях, релаксационных генераторах и т. д. При этом удобным является то, что получаемые с подобных уст-в сигналы могут без всякого допол-ого формирования использоваться для управления логическими цепями.

12.7. Из каких основных элементов состоит сравнивающее устройство?

Сравнивающее устройство состоит из: источника вх. сигнала, источника опорного напряжения, компаратора (эт могет быть операционник, включенный по схеме компаратора, т.е. диф. включение). Сравнивающие устройства содержат усилители и пороговые устройства типа триггеров.

3 Для усиления сигналов постоянного тока в ИИС обычно используются прецизионные операционные усилители и усилители с преобразованием спектра входного сигнала (МДМ-усилители).

12.8. Каким уравнением характеризуется коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом ООС, равным ?

Uвх U1 Uвых

U ос

Коэф-т усил-я усилителя,охв-го ОС Koc=U вых/Uвх. Из рис. U1=Uвх+Uос; Uoc=βUвых; Uвых=KU1; К –коэф-т усил-я усилителя без ОС. Тогда Koc=KU1/(U1-Uoc)=KU1/(U1-KβU1)= K/(1-K).

12.9. Какие способы синхронизации работы передающей и приемной частей используются в ТИС?

В ТИС используются пошаговая и циклическая виды синхронизации. Обработка модулир-го сигнала делит-ся на(демодуляц-я):синхронную и асинхронную. Синхронная: для демод-ии необх-мо точное соотв-е или соотн-е временных хар-к сигнала источника и приемника.(частоты,фазы,длит-ть импульсов).

12.9. Привести схему инвертирующего усилителя на ОУ. Чему равен коэффициент усиления по напряжению?

Коэффициент обр-ой связи β=R1/(R1+R2). В инвертир-ем усилителе вх. Напряж-е приходит на инв.вход ОУ с коэф-ом µ=R2/(R1+R2). След-но коэф-т усиления инв-го усилителя: Ku=-µK/(Kβ+1)=-R2/R1*1/(1+1/(Kβ)). Если Kβ>>1,то Ku = –R₂/R₁

12.10. Как при помощи ЦАП генерируется ступенчато нарастающий сигнал?

Схема реализации формир-я ЦАП – «аналогового» сигнала.

РС – реверсивный счетчик. Спад вых. хар-ки это реверсивный счет. К-коммутатор с числом контактов =N. ДН-делитель U по структуре R-2R, чем > замкнуто контактов, тем >Uвых схемы.

Rвых=const вне зависимости от числа коммутаторов 0-1,РС упр-ет переключением. Q=K^p-1>=N,где р-число разрядов,К-осн-е счета, Q-объем счетчика, ∆U=U0/K^p-1 – квант уровня; Umax=U0/(K^p-1)*N→U0.

12.10. Изложите принцип работы ЦАП

В параллельном дискретном делителе напряжения используются весовые резисторы, значения сопротивлений которых выбираются в соответствии с принятым кодом. Выходное напряжение преобразователя пропорционально суммарной проводимости параллельно включенных резисторов, соответствующих преобразуемой кодовой комбинации.

ЦАП c суммированием напряжений

Имеют как правило трансформаторные схемы, но есть резистивные ЦАП в микроэлектронном виде.

Общее сопротивление в процессе преобр-я не меняется и равно 256R. Благодаря источнику опорного напряжения на каждом резисторе создается стабильное падение напряжения. При помощи ключей, управляемых в соответствии с кодом a_j, определенная сумма напряжений, падающих на резисторах цепи, поступает на выход, формируя выходной сигнал C_j. Если в качестве нагрузки используется усилитель с большим R_ВХ, то ЦАП обеспечивает высокую линейность. Погрешность вносимая неидеальностью ключей, компенсируют подгонкой верхнего и нижнего резисторов цепи(лазерной). Такие ЦАП недороги, имеют хорошие характеристики, имеют гарантированнную монотонность характеристики преобразования.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 13

Разработать мультиплицированную ИИС для измерения n величин переменного напряжения в диапазоне от 0 до 220 В. Расстояние между датчиками и блоками отображения информации 200м.

ОТВЕТ

13.1. Привести структуру мультиплицированной n - канальной ИИС, содержащей: Д – датчики; ВП – вторичные преобразователи; КС – каналы связи; УС – устройства сравнения; ФБУ – функциональный блок управления. Пояснить принцип её работы.

Сигнал с датчиков поступает на ВП, которые приводят сигналы к необходимой форме. Номер датчика, код компенсирующего напряжения выдаются ФБУ одновременно. Система мультиплиц-ая в течении Тц преобр-я ЦАП позволяет выполнить ср-е с о всемиn измеряемыми величинами.ФБУ инкрементирует ЦАП в теч-ии Тц в диапазоне ИВ. Каждый посл-ий квант отл-ся от пред-го более высоким уровнем вых-го сигнала ЦАП. УС выд-ют «1» при совпадении уровня ИВ в любом из каналов нек-му уровню сигнала ЦАП, что есть эквивлент ИВ. Высокое быстрод-е. Вместо ФБУ д.б. дешифратор