3 Изучение принципа действия ацп

Аналого–цифровой преобразователь (АЦП) типа Ф 733/1 выполне­нии по схеме поразрядного уравновешивания. В преобразователе исполь­зуется двоичный одиннадцатиразрядный код. АЦП имеет два предела измерения. На пределе измерения – 10 В преобразуются отрицательные напряжения, ступень квантования U = 5 мВ. Предел измерения ± 5В со ступенью квантования и U  = 2,5 мВ предназначен для преобразования напряжений обеих полярностей.

В процессе преобразования отрицательное напряжение сравнивается по ступенчато изменяющимися во времени компенсирующим напряже­нием той же полярности. Ступени компенсирующего напряжения выбраны по двоичному коду.

Сравнение измеряемого напряжения – U_x и компенсирующего напряжения U_k производят с помощью сравнивающего устройства (СУ). По окончании процесса компенсации справедливо уравнение:

(1)

где N_x – число ступеней квантования компенсирующего напряжения.

Кодовая комбинация включенных ступеней компенсирующего напряжения определяет величину U_x.

Для преобразования положительного напряжения используют те же ступени отрицательного компенсирующего напряжения. Для того чтобы это стало возможным, схему измерения несколько изменяют. Рассмотрим принцип построения схемы измерения положительного напряжения. Сравнивающее устройство АЦП сравнивает напряжения U_x и U_к одинаковой полярности. Поэтому при преобразовании положительных напряжений последовательно с компенсирующим напряжением отрица­тельной полярности включается источник напряжения смещения U_см поло­жительной полярности. Этим смещается начальный уровень резуль­тирующего компенсирующего напряжения в область положительных значений. Величину напряжения смещения выбирают равной максимальному значению компенсирующего напряжения:

где N_max – максимальное число ступеней квантования.

В процессе уравновешивания изменяется отрицательное U_к до получения равенства:

(2)

Для взвешенных кодов существует правило: сумма прямого и обратного кода какого–то числа равна максимальному числу, которое можно представить этим кодом:

где N_x и – прямой и обратный код числа. С учетом этого соотношение (2) примет вид:

Отсюда видно, что при преобразовании положительных напряжений значение U_x определяется обратным кодом АЦП.

Исходя из изложенного алгоритм преобразования напряжения обеих полярностей можно представить в следующем виде.

При первом шаге к измеряемому напряжению U_x подключается СУ и по его состоянии определяется полярность измеряемого напряжения. Если полярность отрицательна – в последующих шагах производится компенсация U_x напряжением . Код U_к определяет величину U_x.

При положительной полярности U_x в следующем шаге последо­ва­тельно с напряжением U_к автоматически включается положительное нап­ряжение U_см. В последующих шагах достигается компенсация включением ступеней компенсирующего напряжения U_к согласно уравнению (2). Обратный код АЦП будет кодом напряжения U_x.

АЦП имеет знаковый разряд. Включение U_см означает, что измеряемое напряжение U_x положительно, тогда в знаковом разряде высвечивается единица. При отрицательном напряжении U_x в знаковом разряде индицируется нуль.