29. Цифровые приборы. Общие сведения классификация.

Это устройства, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы цифровой информации и показания представляются в цифровом виде.

Вырабатывает цифровой код в соответствии с измеряемой величиной, при этом непрерывная аналоговая величина квантуется по уровню и дискретизируется во времени.

Дискретизация во времени – преобразование, при котором значение величины отличается от 0 и совпадает с соответствующим значением измеряемой величины только в определенные моменты времени. Промежутки между этими значениями – шаг дискретизации. Δt=t_i+1 – t­_i (чаще const, иногда var)

Квантование по уровню – преобразование, при котором непрерывная аналоговая величина принимает фиксированные, квантованные значения. Эти значения – уровни квантования или кванты. x(t_i)=x_k(t_i)=Nq – шаг квантования на количество уровней квантования.

x(t) дискретизация по времени x(t)

x_k5

x_k4

Δt x_k3 x_k(t_i)

Δt- const x_k2

x_k1 x(t)

q

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t

Важной характеристикой является правило отождествления измеряемой величины и уровней квантования.

Классификация ЦИУ.

По способу преобразования:

1. последовательного счета

2. последовательного приближения

3. считывания

По виду измеряемой величины

1. Вольтметры

2. Амперметры и т.д.

По способу усреднения измеряемой величины:

1. мгновенных значений

2. усредняющие (интегрирующие)

Мгновенные значения в отдельные моменты времени.

Усредняющие – интеграция нескольких значений во времени и выдают результат в виде некоторого проинтегрированного значения по некоторой величине ( позволяет избавиться от помехи)

По режиму работы:

1. циклического действия (по жесткой программе)

2. следящие – отслеживают изменения квантующей величины на некоторое значение ( как только квантованная величина изменилась, тут же появляется новый результат на выходе.

Разница между цифровыми измерительными устройствами и цифровыми приборами.

1. ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь N_x  x(t)

2. А ЦП – аналого –цифровой преобразователь x(t)  N_x

ЦИУ +

ОУ (отсчетное устройство)

ЦИУ – цифровое измерительное устройство

АЦП + ОУ = ЦИУ

ЦАП и АЦП - ЦП

30. Основные методы преобразования непрерывной величины в код.

Метод последовательного счета – обладает максимальным временем измерения, но самый дешевый.

x(t)

x_k

x_k

q

t_н t_к t

в t_н - начальный момент – формируется квантующего сигнала

СУ

x_н x_k сравнение

t_k – сравнение сигналов

t_из=t_k – t_н

Вырабатывается единичный код и результат как произведение q на количество ступеней N

x_и≈x_k=qN

t_изм=t_пр=Nt_ст

t_изм=t_пр – время измерения или преобразования

t_ст – время формирования ступени.

Метод последовательного приближения – каждый следующий шаг – половина предыдущего

.

0

0 101

1

1

2

1

t1 t

Значение квантующего сигнала формируется следующим образом.

x_m – максимальное значение квантующего сигнала.

x_k­₁ = x_m/2 – первый шаг

x_k2= x_m/4= x_k1/2

x_k3= x_m/8= x_k2/2 и т.д.

x_m = 8

t₁=t_н

x_m< x_k

в t₂ – от уровня на котором остановились (x_m/4)

x_k2< x_k

x_k3> x_k – в этом случае данный разряд 0.

В ремя измерения закончилось результат 110

t_изм=t_пр=t_ст*n

n=log₂N_m

М етод считывания – одновременное сравнение измеряемой величины со всеми уровнями квантования сразу. Время измерения самое маленькое, но дорогой.

х_km

х_и

x_k1

x

CУ₁

СУ₂

СУ_m

_и x_k1

x_k2

x­_km