Аналого-цифровые преобразователи (ацп), назначение, вид характеристики преобразования, ацп поразрядного уравновешивания, предельные возможности, обеспечение связи с компьютером.

АЦП поразрядного уравновешивания является довольно популярным. При запуске АЦП компаратор начинает сравнивать входное напряжение с напряжением, поступающим с выхода ЦАП, которое в начальный момент равно 0. При равенстве единице всех коэффициентов выходное напряжение ЦАП равно . Компаратор вырабатывает сигнал “больше”, по которому устройство управления устанавливает значение коэффициента , тем самым, устанавливая старший разряд ЦАП в ‘1’, и на выходе ЦАП появляется напряжение , равное половине . После этого компаратор вновь сравнивает это новое входное напряжение с напряжением, поступающим с выхода ЦАП. Если входное напряжение вновь оказывается больше напряжения с ЦАП, то компаратор вновь вырабатывает сигнал "больше", и устройство управления устанавливает коэффициент , тем самым включается следующий разряд ЦАП, и напряжение = . В противном случае, если измеряемое напряжение оказывается меньше, чем напряжение ЦАП, то устройство управления устанавливает , и тогда = . Такие операции повторяются до тех пор, пока не будут опрошены все разряды ЦАП. По окончании процедуры во всех линиях, идущих от устройства управления к ЦАП, формируются коэффициенты в виде наличия или отсутствия напряжения в каждой из них. Полученные коэффициенты, то есть двоичный код переписывается в выходной регистр и далее, в соответствии с протоколом обмена - в компьютер (процессор).

В настоящее время АЦП поразрядного уравновешивания обладают следующими предельно достижимыми характеристиками: максимальная частота измерений от 50 Гц (при 24 двоичных разрядах) до 400 МГц (при 8 двоичных разрядах).

31

Ацп “частота - код”, принцип действия, метрологические характеристики, обеспечение связи с компьютером.

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 в единицу времени.

Из входного периодического сигнала 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 измерений в 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 .

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 .

32