-
Динамические метрологические характеристики циу. Уменьшение динамической погрешности циу с помощью устройства выборки и хранения
В качестве динамических характеристик AЦП используются такие характеристики, как время преобразования, или максимальная частота преобразования, время реакции, погрешность датирования отсчета и др.
Время
преобразования
или
максимальная частота преобразования,
характеризует продолжительность
процесса непосредственного преобразования
аналогового сигнала в код и является
его основной динамической характеристикой.
В качестве характеристики быстродействия
используют также максимальную частоту
(скорость) преобразований (измерений),
преобр/с,
.
Время реакций представляст собой интервал времени от начала скачкообразного изменения входного сигнала до момента, при котором код на выходе АЦП отличается от номинального не более, чем на значение статической погрешности. Время pеакции характеризует динамические свойства аналоговой части АЦП.
Погрешность датирования отсчета , представляет собой разность между тем моментом времени, с которым соотносится полученный результат измерения, и фактическим моментом времени, для которого произведено измерение . В общем случае погрешность датирования отсчета имеет систематическую составляющую (постоянный сдвиг момента отсчета) и случайную составляющую, характеризующую временную неопределенность реального момента отсчета. Исходя из этого погрешность датирования нормируется одним из двух способов: .
-
задаются пределы допускаемых значений математического ожидания и среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности датирования отсчета;
-
указываются пределы допускаемого значения погрсшности датирования отсчета.
В зависимости
от соотношения между временем реакции
и временем преобразования задается
перечень динамических характеристик.
Для АЦП, время реакции которых не
превышает времени преобразования,
динамической погрешностью первого рода
можно пренебречь. В этом случае полные
динамические характеристики не
указываются, а задаются частные
динамические характеристики: время
преобразования (или максимальная частота
преобразо вания), погрешность датирования
отсчета, время реакции. Для АЦП, время
реакции которых превышает время
преобразования, задаются также полные
динамические характеристики. При оценке
динамической погрешности второго рода
обычно исходят из предположения о том,
что динамическая погрешность не превышает
изменения сигнала за время преобразования:
Предельное
изменение сигнала за время преобразования
tпр можно оценить по формуле
,
где
модуль-максимум
первой производной сигнала,
.
Таким образом, в качестве оценки
предельной динамической погрешности
второго рода можно принять значение
.
Более точная оценка может быть получена
при известном значении погрешности
датирования отсчета
Для уменьшения динамической погрешности второго рода, если она достаточно велика, примсняюг аналоговые запоминающие устройства. называемые устройствами выборки и хранения (УВХ), которые применяются совместно с АЦП. В этих устройствах осуществляется запоминание входного значения напряжения в определенные моменты времени с помощью конденсатора, после чего осуществляется преобразование. Поскольку сигнал с выхода УВХ за время преобразования практически не изменяется, динамическая погрешность может быть уменьшена в десятки- сотни раз.
Под помехозащищённостью ЦИУ понимается способность ЦИУ проводить измерения с заданной погрешностью при наличии помех, действие которых можно отобразить в виде эквивалентных источников постоянного или переменного напряжения. Существуют помехи двух видов: нормального и общеrо.
Помехи нормального вида можно представить в виде эквивалентного генератора, включенного последовательно с источником измеряемого напряжения.
Помехи общего вида можно представить в виде разности потенциалов между источником измеряемого напряжения и точкой заземления корпуса прибора. Для количественной оценки помехозащищенности ЦИУ используется коэффициент подавления помехи D, дЬ, определяемый по формуле D=20 lg(Uп/Uэ), где Uп и Uэ – значения помехи (для помехи переменного тока амплитуды помехи) и эквивалентной помехи нормального вида соответственно
Для уменьшения влияния помех нормального вида в виде переменного напряжения применяются фильтры. Повышенной помехозашищенностью облалают ЦИУ, принцип действия которых основан на интегрировании входного сигнала.