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


.J L.

Рис. 10.12. Структура цифрового вольтметра развертывающего уравиовешивания с равномерно-ступенчатым изменением компенсирующего напряжения.

10.3. ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ С НЕРАВНОМЕРНО-СТУПЕНЧАТЫМ ИЗМЕ1ШНИЕМ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ ВЕЛИЧИНЫ, ИЛИ ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ ПОРАЗРЯДНОГО УРАВН0ВЕШИВА1ЖЯ

В цифровых приборах поразрядного уравновешивания в процессе многократного сравнения X с несколькими известными значениями циклически отрабатывается управляемая кодом компенсирующая величина. Код генериру. ется автоматически схемой управления и усилителем некомпенсации и передается на ПКА и ЦОУ. Компенсирующая величина х: в приборах поразрядного уравновешивания отрабатывается по поразрядному способу. Основная часть цифровых приборов поразрядного уравновешивания выполняется в виде цифровых вольтметров постоянного тока. Предложены также цифровые приборы поразрядного уравновешивания дли измерения и других величин, например сдвига фаз.

При поразрядном способе уравновешивания отрабатывается повторяющимися циклами в определенной последовательности. Поразрядный способ отработки отличается значительно меньшим числом тактов по сравнению со следящими способами отработки х. При поразрядном способе отработки можно использовать десятичную, двоичную, двоично-десятичную или другие системы -счисления. При использовании десятичной системы счисления- (рис. 10.13,а) отработка начинается включением девяти ступеней старшей декады, а затем число включенных ступеней старшей декады постепенно уменьшается до наступления недокомпенсации. При недокомпенсации срабатывает УН, и схема управления включает следующую, более младшую декаду. Затем аналогично отрабатываются остальные декады. Следующий цикл начинается после сброса всех декад на нуль.

Число тактов при данном способе отработки

«max=>0-Sa»




ооооогрооороз

Старшая Млаашая " " j декада

00101011 S

1010X1001 Старшая Младшая декада д декада

Рис. 10.13. Последовательность отработки компенсирующего напряжения при поразрядном способе, если = 43 В по системе счисления:

адесятичной; б™ двоичной; в - двоично-десятичной 2421.

где k - ЧИСЛО десятичных разрядов или декад; Saf-сумма цифр измеряемой величины.

При четырех декадах для числа. I

«шах = 40-1

:39.

Максимальное время отработки числа 1 при четырех декадах

/о = 39 Д;„.

Наиболее целесообразно в поразрядном способе отработки использовать двоичную или двоично-десятичную систему счисления, при которых число тактов минимально.

При использовании двоичной системы компенсирующая величина отрабатывается поочередным включением каждого двоичного разряда, начиная со старшего (рис. 10.13,. Если при первом сравнении х>-Х, т. е. будет перекомпенсация, то усилитель некомпенсацин сработает. Это значит, что в X старший двоичный разряд не содержится и схема управления прибором выключает этот разряд из цепи выхода ПКА. Затем в цепь компенсирующей величины ПКА включается следующий младший разряд я;. При х большей, чем X, усилитель Некомпенсацин снова срабатывает, и х также выключается из цепи выходной компенсирующей величины. Если при включении следующего разряда будет недоком-пенсацпя, т. е. < X, то усилитель некомпенсации УН не срабатывает, и схема управления прибором оставит х включенным в выходную цепь ПКА. В процессе отработки схема управления прибора автоматически устанавливает, из каких разрядов двоичной системы состоит Nx. Следующий цикл измерения начинается только после сброса всех разрядов на 0. Отработка числа 43,0 по поразрядному способу при двоичвой системе счисления показана на рис. 10.13, б. Двоичные разряды компенсирующей величины, вошедшие в состав числа 43, отмечены на рисунке 1, а не вошедшие -0. В результате отработки на рисунке написано число 43 в двоичной системе счисления.

При поразрядном способе отработки применяют двоично-десятичную систё-му (рис. 10.13,е). При двоично-десятичной системе по сравнению с двоичной число всех элементов схемы ПКА, схемы управления и время отработки увеличи-



Аналоговая o-

яемля

14

17 -o

ваются примерно на 20 %. Время отработки /о при двоичной системе минимально, так как (/ изменяется наиболее крупными ступенями. Время отработки

л/ц = m Д/„.

Чыкод

Рис. 10.14. Схема АЦП напряжения поразряд. ного уравновешивания на БИС типа KillЗПВ1.

где т - число двоичных разрядов в Лв-

При основной погрешности прибора у = 0,1 %, что соответствует трем декадам десятичной системы, необходимы 10 двоичных разрядов. В этом случае время отработки без учета дополнительных тактов

При у = 0,01 о/о

io = (Iog2 103) Мюм. /„ = Af„log2l04=13A/„

Аналого-цифровые преобразователи в интегральном исполнении очень успешно применяются для решения различных задач, особенно в связи с широким применением устройств с микропроцессорами, в которых, например, быстродействующие АЦП поразрядного уравновешивания используются для программного управления объектом. АЦП и ЦАП в интегральном исполнении выпускаются в настоящее время в очень больших количествах и стоимость их значительно снизилась.

Цифровые вольтметры и АЦП выполняются с поразрядным уравновешиванием в том случае, если необходимо обеспечить погрешность 0,1 ... 0,02 % при достаточновысоком быстродействии порядка 10... 10 изм/с. Например, Министерством приборостроения СССР выпускаются быстродействующие АЦП типа Ф4881 на 10 000 измерений класса 0,05/0,02, типа Ф4891, Ф4892, Щ1312 и др.

АЦП поразрядного уравновешивания иа интегральных микросхемах

Отечественной промышленностью серийно выпускается несколько типов интегральных АЦП поразрядного уравновешивания: К572П1В1А на 12 двоичных разрядов; КР1113ПВ1 на 10 двоичных разрядов (рис. 10.14). АЦП серии К572ПВ1 выполнены по КМОП технологии с делителем на резисторной сетке R-2R, подвержены действию статического электричества и не имеют встроенного тактового генератора. АЦП серии КРП13ПВ1 являются функционально полными устройствами, выполненными пр биполярной планарно-эпитаксиальной технологии с делителем на весовых резисторах, имеют встроенный тактовый генератор с частотой 300 ... 400 кГц, встроенный источник опорного напряжения, построены на токовых ключах и обладают более высоким быстродействием. АЦП типа К1ИЗПВ1 измеряют как однополярный, так и биполярный сигнал (10 В и ± 5 В). Выполнен он в корпусе, имеющим 18 выводов.

В СССР выпускаются также гибридные АЦП поразрядного уравновешивания, отличающиеся более высокой стабильностью и точностью (например, АЦП типа Ф7088 на 14 двоичных разрядов с дифференциальной нелинейностью не превышающей 0,005 %, табл. 30).

АЦП конвейерного типа

По алгоритму ураввовешивания с одним значением образцовой величины iff, построены АЦП так называемого конвейерного типа (рис. 10.15). Значение выходной величины меры в этих АЦП на т двоичных разрядов принимается равным Uo = 2"<?у при = (2""+1> - I) <?£/.





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