55. Приведите и поясните основные характеристики аналого – цифровых преобразователей.

Аналого-цифровой преобразователь - устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код. Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП.

Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

По способу применяемых алгоритмов АЦП делят на:

• Последовательные прямого перебора

• Последовательного приближения

• Последовательные с сигма-дельта-модуляцией

• Параллельные одноступенчатые

• Параллельные двух- и более ступенчатые (конвейерные)

Передаточная характеристика АЦП — зависимость числового эквивалента выходного двоичного кода от величины входного аналогового сигнала. Говорят о линейных и нелинейных АЦП. Такое деление условное. Обе передаточные характеристики — ступенчатые. Но для «линейных» АЦП всегда возможно провести такую прямую линию, чтобы все точки передаточной характеристики, соответствующие входным значениям delta*2^k (где delta — шаг дискретизации, k лежит в диапазоне 0..N, где N — разрядность АЦП) были от неё равноудалены.

56) Охарактеризуйте принцип действия цифрового вольтметра с кодоимпульсным преобразователем.

Принцип работы:

- На вход УС подается преобразуемое напряжение и опорное

- В процессе преобразования U₀ изменяется по определенной программе, приближаясь к измеряемой величине U. Эту программу реализует устройство управления УУ, содержащее распределитель импульсов РИ, входы триггеров Т, логические элементы И и ИЛИ. Количество триггеров и логических элементов определяется количеством разрядов кода. Триггеры Т₁ - Т₅ образуют старшую тетраду, триггер Т₆ - младший разряд.

- Импульсы 1 от генератора G последовательно появляются на выходах РИ. Далее они проходят через элементы И и ИЛИ на входе триггеров и устанавливают их в состояние «0».

- На выходе преобразователя кода напряжения (ПКН) U₀=0 (исходное состояние).

- Второй импульс поступает на S вход триггера Т₁ и устанавливает его в «1». На выходе ПКН появляется напряжение U₀₁, значение которого соответствует весовому коэффициенту 2*10^m-1, U₀₁=0,2*U₀. УС определяет знак разности U₀₁-U, если она меньше нуля, то на выходе УС образуется «0». Этим сигналом закрывается логические элементы И. Если разность больше «0», то элементы И открываются, т.е. будет идти процесс увеличения до тех пор, пока U₀>U.

- Третьим импульсом устанавливается триггер Т₂ в состояние «1» и не изменяется состояние Т₁. На выходе ПКН образуется напряжение U₀₂, значение которого соответствует сумме весовых коэффициентов: U₀₂=2*10^m-1+4*10^m-1=0,6*U_0max - число разрядов.

- Четвертый импульс устанавливает триггер Т₃ в единицу, не изменяя состояние Т₁ и Т₂. U₀₃=0,8*U_0maxU₀₃>U, то на выходе УС устанавливается «1», которая открывает элемент И₁.

- Пятый импульс устанавливает в «1» Т₄ и проходя на вход R триггера Т₃, сбрасывает его в «0». Состояние триггер Т₁ – Т₄, после пятого импульса выражает код старшего десятичного разряда.

- С шестого импульса начинает работать младшая тетрада и все процессы проходят аналогично с той лишь разницей, что последовательное изменение U₀ соответствует весовым коэффициентам 2*10^m-2 и т.д. Количество выходов с распределительного устройства будет определяться как 4*m+3, где m – количество тетрад. При этом для установления триггеров требуется 4*m+1 импульс. Один импульс - для сброса триггера в исходное состояние и один – для записи в регистр.

Погрешность дискретности определяется по общим формулам, инструментальная погрешность создается ПНК и УС. Опорный генератор погрешности не дает. Каждой следующей тетраде изменения U₀ последовательно уменьшается в 10 раз.