6.2.3. Ацп “частота - код”

АЦП подобного вида представляют собой основу для построения цифровых частотомеров, а также самостоятельных АЦП, предназначенных для ввода частоты или сигналов, модулированных по частоте, в компьютер. Принцип действия этого АЦП основан на определении частоты, как количества импульсов (или количества периодов периодического сигнала) в единицу времени, и поясняется на рис. 48.

Из входного периодического сигнала (например, синусоиды, как показано на рис. 48) формирователь образует последовательность импульсов, частота которых равна частоте входного сигнала. Ключ открывается на определенное

время, которое задается генератором стабильной частоты и делителем частоты. Делитель частоты выполнен переключаемым с тем, чтобы иметь возможность изменять время измеренийв зависимости от измеряемой частоты и желаемой точности результата.

Счетчик накапливает прошедшие сквозь ключ импульсы в количестве и тем самым формирует код, двоичный или десятичный - в зависимости от его устройства. Двоичный код передается затем в выходной регистр и далее через устройства интерфейса, снабженные гальванической развязкой, - в компьютер.

Поскольку в данном АЦП измерение выполняется посредством счета импульсов, неизбежна абсолютная погрешность измерения, равная одному импульсу. Относительное значение этой погрешности равно отношению периода измеряемой частоты к времени измерения, то есть.

Если при этом во время измерения измеряемая частота изменялась, то результатом измерения будет среднее значение частоты за это время.

В конечном итоге погрешность подобного АЦП вызывается следующими причинами:

- нестабильностью частоты генератора , задающего время измерений,

- соотношением между измеряемой частотой и временем измерения.

Для таких АЦП нормируется основная относительная погрешность пределом допускаемых значений:

,

где - относительная погрешность (нестабильность) частоты.

Динамической характеристикой АЦП "частота - код" является время измерения. Погрешность датирования отсчетов подобных АЦП не превышает времени измерения.

6.2.4. Ацп “интервал времени - код”

АЦП данного типа применяются для преобразования в код интервала времени между двумя импульсами или длительности импульсов. В том числе подобные АЦП могут использоваться для преобразования в код периода периодического сигнала с дальнейшим вычислением частоты этого сигнала, как величины, обратной периоду. Такое преобразование занимает гораздо меньше времени, чем преобразование частоты в код, описанное выше в п. 6.2.3. Принцип действия подобного АЦП показан на рис. 49.

В моменты начала и окончания интервала времени, подлежащего измерению, формирователь вырабатывает импульсы, которые поступают на вход триггера, открывающего ключ на время. За это время ключ пропускает на счетчикимпульсов от делителя стабильной частоты, и в этом счетчике формируется код, который затем передается в выходной регистр и далее через интерфейсное сопряжение и гальваническую развязку - в компьютер.

Происхождение погрешностей этого АЦП то же, что и в п. 6.2.3. Абсолютная погрешность счета импульсов частоты, заполняющей измеряемый интервал, равна одному импульсу. Относительная погрешность равна отношению периода частоты интервалу времени, то есть. Поэтому для таких АЦП нормируется основная относительная погрешность:

.

Длительность цикла преобразования такого АЦП равна длительности измеряемого интервала времени, и погрешность датирования отсчетов ее не превышает. В этом отношении применение подобных АЦП для измерения частоты путем измерения периода предпочтительнее, чем применение АЦП "частота - код".