Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Hn-U,) --

->-f 7

->

Рис. 8.4. Структура АЦП параллельно-последовательного типа.

Лн, равным 16, 64 и 256. АЦП сопоставления для напряжения являются самыми быстродействующими средствами измерения амплитуд кратковременных импульсов напряжения в качестве амплитудных анализаторов импульсов. Промышленностью серийно выпускаются интегральные монолитные параллельные шестиразрядные и восьмиразрядные АЦП типа КП07ПВ1 и К1107ПВ2 (табл. 30). / АЦП К1107ПВ! содержит 63 компаратора напряжения-и много-, канальную нерегулируемую меру напряжения с 63 каналами (рис.1 8.3) Частота преобразования АЦП 20 МГц. На выходе микросхемы К1107ПВ1 для повышения быстродействия предусмотрены: выходной буферный регистр и блок схем логической разнозначности, благодаря чему считывание с выхода результата измерения п выборки производится одновременно с подачей на вход {п -f 2)-ой выборки. АЦП / К1107ПВ1 не требует внешнего устройства выборки и хранения, но генератор тактовых импульсов и управление преобразователем кода внешние.

При создании быстродействующих АЦП широко используется- метод комбинации двух этапов сопоставления или этапов сопоставления и уравновешивания (п. 1,3). Такие АЦП называются также комбинированными. В них применяется дифференциальный метод, при этом время измерения увеличивается, однако увеличивается вдвое и количество разрядов. В АЦП комбинированного типа обычно сопрягают последовательно два параллельных АЦП по -четыре, пять или шесть двоичных разрядов каждый (рис. 8.4). При этом предел измерения второго АЦП2 равен младшей ступени квантования первого АЦП1. Если это требование не выдерживается, то возникает погрешность и разрядность всего АЦП не будет равна сумме разрядов первого и второго параллельных АЦП. Для устранения этого недостатка предусматривают один дополнительный разряд в первом или втором АЦП и коррекцию погрешности, возникающей в том случае, если это требование не выполняется.

Наиболее совершенным из всех известных АЦП комбинированного типа является АЦП на двадцать двоичных разрядов, разработанный в институте автоматики и электрометрии СО АН СССР. В первом этапе Vx измеряется путем мгновенного сопоставления с 2048-2" известными значениями Vo- Затем результат измерения в виде одиннадцатнраз-рядного двоичного числа подается на вход ЦАП. Выходное напряжение ЦАП вычитается из Vx- Эта разность умножается на 512 = 2* и затем измеряется методом поразрядного уравновешивания. В каждом цикле измерения выполняется автоматическая коррекция смещения и нелинейности путем поверки значений V во всех разрядах по внутреннему эталону. Предел измерения 8,192 В, младшая ступень 8 мкВ, сред-



Тх Старт lllllllllllllllllll


Рис. 8.5. Структурная схема цифрового частотомера сопоставления непрерывного действия.

нее квадратическое отклонение внутреннего шума0,6 мкВ, погрешность квантования 0,0001 %, время измерения 0,005 с.

Цифровой частотомер •сопоставления непрерывного

действия

В схеме (рис. 8.5) цифрового частотомера сопоставления непрерывного действия, состоящего из формирователя (Ф), линии задержки (ЛЗ) реверсивного счетчика импульсов, частота измеряется непрерывным вычитанием двух последовательностей импульсов fx, одна из которых задерживается непрерывно на время Тц. В этом случае показания счетчика импульсов с непрерывно параллельно работающими входами

Nx = fxt - fx{t - Тц) = TJx. (8.1)

В таком приборе нужны точные линии задержки. В нем, по сравнению с обычным цифровым частотомером циклического действия достигается экономкя в одном счетчике (п. 8.2). Недостатком этого частотомера является накопление погрешностей от отдельных сбоев реверсивного счетчика на обоих его входах.

Большинство ЦИП сопоставления относятся к приборам циклического действия.

8.2. ЦИП СОПОСТАВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

В течение каждого цикла дискретизации во времени цифровой прибор циклического действия измеряет величину один раз. Перед каждым новым циклом предыдущий результат измерения сбрасывает (цепи и устройства управления на структурных схемах приборов не показаны). В этих приборах выполняются или разовые измерения по команде, или периодические через промежуток времени Тц.

К цифровым приборам сопоставления циклического действия относятся приборы с квантующими преобразователями угла, напряжения, приборы цифровые с преобразованием X в Тц, а также большая часть цифровых частотомеров, хронометров, фазометров и цифровых приборов с измерительными частотными преобразователями.

Цифровые приборы сопоставления циклического действия удобны для определения интегральных значений измеряемой величины за данный промежуток времени (в этом случае счетчик считает импульсы нарастающим итогом), а также для определения функции распределения измеряемой величины.

Технические требования на цифровые частотомеры, измерители периода, длительности импульсов, интервалов времени, числа электрических импульсов, отношения частот и отклонения частоты от номинального значения регламентируются ГОСТ 22335-77 «Частотомеры электронно-счетные. Технические требования, методы испытаний», а также ГОСТ 22261-82 и ГОСТ 14014-82.




Рис. 8.6. Цифровые частотомеры универсальные с Микропроцессором типа V3-66 (а) и 4,=

= 64(6).

Цифровые частотомеры сопоставлетя циклического действия

Цифровые частотомеры сопоставления циклического действия основаны на одном из двух следующих методов:

1) сопоставления суммарного времени прохождения импульсов, которые генерируются по одному на каждый период неизвестной частоты [/Т с определенным, точно установленным, промежутком времени Гц. В этом случае

T = NxTx, Nx=-TJx (8.2)

и прибор измеряет среднюю частоту за время Тц*,

2) сопоставления суммарной длительности прохождения; квантующих импульсов с периодов повторения То с одним или несколькими п периодами неизвестной частоты

lJ, = пТ,; = nTJT, = n/TJ, = n/„ , - TJn.

В случае, если п > I прибор измеряет осредненный период Т, т. е. величину, обратную частоте f.

Частота и время взаимообратны по размерности. Известно, что точное измерение частот требует определенного времени, а для точного измерения времени необходима высокая частота образцового сигнала.

Цифровые частотомеры - сложные измерительные устройства, обычно выпускаются универсальными с микропроцессорами для измерения частоты, отношения частот,.периода, фазы малых промежутков времени отклонений измеряемых величин и для счета числа импульсов (табл. 35) (рис. 8.6).





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166