9. Визначення похибки квантування

9.1. Визначити для кожної оцифрованої відмітки кількість імпульсів N, які підрахує двійковий лічильник, якщо n=10, а U_o=10,24 В.

9.2. Результати розрахунків занести до табл.6

Таблиця 6 – Похибка квантування

Найменування	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Оцифровані відмітки, мВ	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	4500	5000
Кількість Імпульсів (N)
Похибка квантування, %

9.3. Побудуйте експериментальну залежність похибки квантування від оцифрованих відміток.

9.4. Побудуйте теоретичну залежність похибки квантування від о цифрованих відміток шкали.

10. Зробіть висновки по роботі.

Теоретичні відомості

1 Цифровий вольтметр послідовного наближення

Суть алгоритму послідовного наближення полягає у зрівноваженні вимірюваної напруги U_x компенсуючою напругою U_k, яка змінюється рівномірними ступенями. Даний алгоритм називають ще «молодшими розрядами вперед».

Відлік результату вимірювання здійснюється в момент рівності (із заданою точністю) цих величин. Для циклічного одержання вимірюваної інформації необхідно повторювати вимірювальний цикл. На рис.1 наведено структурну схему цифрового вольтметра послідовного наближення, а часові діаграми його роботи - на рис.2.

Рисунок 1

Основними елементами приладу є компаратор ПП, RS-тригер Т, схема збігу SW, генератор зразкової частоти G, двійковий лічильник СТ2, цифро-аналоговий перетворювач ЦАП і цифровий відліковий пристрій.

За командою «Пуск» (момент часу t₁) тригер Т встановлюється в одиничний стан і відкриває схему SW. Імпульси зразкової частоти f_o із виходу генератора G через відкриту схему SW надходять на вхід двійкового лічильника СТ2, змінюючи тим самим двійковий код на його виходах. З паралельних виходів СТ2 двійковий код надходить на входи ЦАП і перетворюється там в аналоговий сигнал U_k. Прихід кожного імпульсу f_o від генератора G формує нову сходинку компенсуючої напруги U_k на виході цифро-аналогового перетворювача. У момент часу t₂, коли U_x = U_k, тригер Т сигналом «Стоп», який формується на виході компаратора, встановлюється в нульовий стан і закриває схему SW. Таким чином, у лічильнику СТ2 сформується двійковий код

, (1)

де - крок квантування; n - розрядність двійкового лічильника; - напруга опорного джерела живлення ЦАП.

Рисунок 2

Статична характеристика вольтметра послідовного наближення наведена на рис.3.

Рисунок 3

Похибка квантування вольтметра послідовного наближення визначається

, (2)

а її графічне подання наведено на рис.4.

Рисунок 4

Час перетворення та похибка квантування вольтметрів послідовного наближення залежать від вимірюваної величини, а значення в основному визначається розрядністю ЦАП і зоною нечутливості компаратора.