АЦП

К1113ПВ1

(10-разрядный;

исп. 8-разрядов)

ЦАП

(16-разрядный)

Процессор

Бит запуска

Рис.1. Общий вид структурной схемы измерительной цепи

Процессор обеспечивает считывание, сформированной аналого-цифровым преобразователем (квантователем) кодовой комбинации и умножение считанной кодовой комбинации на (масштабирование).

АЦП имеет динамический диапазон и соответственно (- разрядность АЦП).

Для полной погрешности

(5)

где

(6)

- погрешность, обусловлена отличием дискретизации от гипотетической (отличием и );

(7)

- погрешность, обусловлена квантованием (конечностью квантования);

(8)

- погрешность из-за округления при считывании результата квантования;

(9)

- погрешность из-за округления значения идеального интервала квантования;

(10)

- погрешность из-за округления конечного результата;

Погрешности (8) – (10) обусловлены конечностью числа разрядов процессора.

АЦП, используемый в работе:

Будем работать (см. рис. 1) с АЦП поразрядного уравновешивания, выполненным на интегральной схеме (ИС) К1113ПВ1.

ИС предназначена для преобразования однополярного или биполярного аналогового напряжения (Uвх=0 – 10В или Uвх= -5В - +5В) в десятиразрядный двоичный код. Нелинейность преобразования ±0,1%, время преобразования 30мкс. Для работы ИС требуется два источника питания +5В и –15В.

В микросхему встроен внутренний источник опорного напряжения и генератор тактовых импульсов. Запуск АЦП производится лог."0". Tпреобр.=30 мкс.

Схема работы:

На макетной плате рабочей станции NI ELVIS собрана принципиальная эклектическая схема эксперимента (рис. 2), включающая ЦАП (16-разрядный), входящие в состав базовой станции и дополнительную микросхему, АЦП (10-разрядный, используется только 8 разрядов, так как рабочая станция NI ELVIS имеет только 8 цифровых входов) К1112ПВ1 (см. рис. 3).

Для визуализации работы ЦАП и АЦП на компьютере при помощи среды LabView созданы виртуальные инструменты, которые будут отображать сигналы, поступающие от АЦП и ЦАП и записывать результаты работы в текстовый файл отдельно для АЦП и ЦАП. Данные, полученные в результате работы ЦАП и АЦП, будут использованы для дальнейшей обработки.

Рис.2. Схема эксперимента для работы с 8 старшими разрядами, собранная в LabView

На схему в лабораторной работе подаем сгенерированное напряжение в определенном диапазоне и смотрим, что получается на выходе ЦАП и АЦП.

Рис.3.а. Принципиальная электрическая схема эксперимента с 8 младшими разрядами

Рис.3.б. Принципиальная электрическая схема эксперимента с 8 старшими разрядами

Расчет характеристик погрешностей результатов эксперимента:

По полученным данным с АЦП и ЦАП (массив из 100 значений) рассчитаем характеристики погрешностей результатов. Абсолютная погрешность будет определяться как разность между значениями, полученными от АЦП и ЦАП ()

(12)

где - результат измерений, полученный от АЦП;

- результат ЦАП;

- абсолютная погрешность результата измерений.

старшие разряды		младшие разряды
				ст. разр	мл. разр.
0,021	0,000	0,676	0,676	-0,021	0,001
6,545	6,588	2,135	2,137	0,043	0,003
6,776	6,784	0,436	0,431	0,009	-0,005
5,062	5,059	0,607	0,608	-0,003	0,001
1,010	0,980	0,916	0,912	-0,030	-0,004
8,045	8,078	0,699	0,696	0,034	-0,003
…	…	…	…	…	…

Здесь и далее приняты следующие обозначения:

ст. разр – данные, полученные при работе с 8 старшими разрядами, в диапазоне 0-10 В.

мл. разр - данные, полученные при работе с 8 младшими разрядами, в диапазоне 0-2,5 В.

Пример расчетов для старших разрядов (для младших вычисления производятся аналогичным образом):

и т.д

Наиболее употребительны при описании свойств погрешностей результатов измерения, следующие вероятностные характеристики:

1. Математическое ожидание абсолютной погрешности ():

,

(13)

где - число измерений (100 по условию).

ст. разр	мл. разр.
0,014	0,003

2. Дисперсия ():

   	(14)
   ст. разр мл. разр. 1,1710-5 4,510-8

3. Среднеквадратическое отклонение ():

(15)

ст. разр	мл. разр.
0,003	2,110-4