Быстродействие

Частота смены выходных кодовых слов равна первой частоте режекции цифрового фильтра ƒ_р, значение которой, как было указано выше, можно программировать в диапазоне от 10 Гц до 1 кГц. Однако, при скачке входного напряжения на весь диапазон верный результат преобразования в худшем случае получается только на четвёртом кодовом слове после скачка. Это значит, что время преобразованияt_пр= 4/ƒ_р, и в зависимости от значения ƒ_роно может быть от 0,4 с до 4 мс.

Таким образом, высочайшая разрешающая способность (24 бит) получается при сравнительно низком быстродействии (0,4 с).

20. Устройство выборки - хранения. Принцип действия и схемы увх

Основной смысл устройства: по команде запоминать мгновенные значения напряжения и сохранять их некоторое время, достаточное, например, для преобразования их в кодовые слова с помощью АЦП (рис. 9.25, а).

Рис. 9.25. Входное и выходное напряжения УВХ (а) и его простейшая схема (б)

В принципе для этого нужен управляемый электронный ключ и запоминающий конденсатор (рис. 9.25, б). В качестве ключа SW используется полевой транзистор с изолированным затвором (рис. 9.26).

Рис. 9.26. Реализация ключа SW на полевом транзисторе с изолированным затвором

Ключ и конденсатор – это обязательные элементы любого УВХ. Реально кроме них используются ещё операционные усилители и согласующие устройства для управления ключом сигналами «0» и «1» стандартных логических уровней (рис. 9.27).

Рис. 9.27. Разомкнутая (а) и замкнутая (б) схемы УВХ

Существует два варианта схем УВХ: с разомкнутой (рис.9.27, а) и с замкнутой структурой (рис. 9.27, б).

В схеме рис. 9.27, а повторитель напряжения на операционном усилителе ОУ₁ обеспечивает высокое входное сопротивление УВХ, а повторитель на ОУ₂ – высокое сопротивление, подключённое к запоминающему конденсатору С, т.е. медленный разряд, и низкое выходное сопротивление УВХ.

Преимущество схемы рис. 9.27, б по сравнению со схемой рис. 9.27, а – более высокая точность, а её недостаток – меньшее быстродействие (как у всех замкнутых систем с отрицательной обратной связью по сравнению с разомкнутыми системами).

В настоящее время разные фирмы выпускают микросхемы, в состав которых входят АЦП вместе с УВХ на входе, но есть и микросхемы, содержащие только УВХ. Некоторые микросхемы рассчитаны на подключение внешнего конденсатора, а некоторые – на возможность подключения внешнего конденсатора параллельно внутреннему, например, микросхема SHC 5320 фирмы Burr-Brown (рис. 9.28).

Рис. 9.28. Микросхема SHC 5320 фирмы Burr-Brown

Между выводами 7 и 11 можно подключать внешний конденсатор параллельно внутреннему, имеющему ёмкость 100 пФ. В этом случае между выводами 6 и 8 должен быть включён конденсатор с ёмкостью 0,1С_внеш. Интересно обратить внимание, что вывод 2, соединённый с инвертирующим входом операционного усилителя ОУ1 обозначен «+ вх.», а вывод 1, наоборот, «– вх.». Это не ошибка, и это становится очевидным, когда с использованием внешних соединений микросхема превращается в УВХ (рис. 9.29).

В варианте рис. 9.29, б к основной функции УВХ добавляется усиление (коэффициент усиления ; в варианте рис. 9.29,а К = 1). Присоединение конденсаторов показано пунктиром, чтобы отметить необязательность.

Рис. 9.29. Внешние соединения, превращающие микросхему SHC 5320 фирмы Burr-Brown в УВХ: не инвертирующее включение (а); инвертирующее (б)