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

SW п-1

Уп.1

Рис. 10.16. Структура АЦП конвейерного типа.

Конвейерный АЦП состоит из т идентичных цепей выявления двоичных разрядов числа. В каждую из этих цепей входит устройство сравнения, ключ и дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления, равным 2. На инвертирующий вход каждого усилителя подается через ключ напряжение (Уо. Если Vx>- «0. то срабатывает первое УС, выдает сигнал о наличии ] в первом старшем разряде выходного двоичного кода и открывает ключ первой цепи. По знаку выходного напряжения t-й цепи Д 1)i УС определяет наличие (-го разряда в данном значении

F [sig„ (At/ i)] = F {sig„ [2 - Щ .iM„]} =

0. еслиДм4<0;

1, если Amj > 0, •

1, если i- I разряд входит

где выходное напряжение t-й цепи; а; 1

в результат измерения.

Если MJi > О, то, следовательно, t-fl двоичный разряд входит в данное значение U, а в противном случае не входит (табл. 39). Время измерения этого АЦП

(10.19)

где to- граничная частота операционного усилителя в дифференциальномвклю-чении. Последовательность работы АЦП конвейерного типа приведена в табл. 39.

Таблица 39. Последовательность работы АЦП конвейерного типа с одним образцовым значением

Операция сравнения напряжений, В

Разность напряжений, В

Результат отработки,

цифровое выражение в двоичном пятиразрядном коде по операциям

t/x-Ko = 29,5- 16

-Ц3,5

1 0 0 0 0

2 - tio) - «0 = 2 • 13.5-16

110 0 0

2 [2 (Ux - Mo) - Mol - «0 = 2 11 - 16

I I 1 0 0

2 {2 [2 (Ux - «o) - t/o] - ttoJ - «0 = 2 • 6-- 16

1110 0

2 [2 {2 f2 (Ux - Uq) - Uo\ - Щ] - Uq] - t/„=2(-4)-l-16

-t-8

1110 1



Рис. 10. IB. к методу исключения погрешности от входного сопротивления ЦВ при измерении R.

АЦП конвейерного типа благодаря однородной структуре удобен для интегрального исполнения. Известны примеры АЦП конвейерного типа на 12 двоичных разрядов. Погрешность этого АЦП определяется главным образом погрешностями устройств сравнения и усилителей.

Цифровые мосты постоянного тока поразрядного уравновешивания

Измерение сопротивлений цифровыми приборами реализуется главным образом тремя способами: 1) с предварительным преобразованием в постоянное напряжение; 2) измерением постоянной времени РС-цепи, содержащей образцовый конденсатор (п. 8.5); 3) непосредственным обычно поразрядным уравновешиванием в мостовой схеме.

Первый способ применяется преимущественно в универсальных комбинированных ЦИП, например типа Ф48000 (табл. 36). Для этой цели разработаны высокоточные преобразователи сопротивления в напряжение на операционных усилителях (п. 3.1); погрешность измерения сопротивления в этих приборах составляет обычно несколько сотых процента.

При этом погрешности возникают от конечного входного сопротивления АЦП и входного тока операционного усилителя. Поэтому преобразование

больших Ry с высокой точностью таким образом затруднено. Более высокой точности, не зависящей от входного сопротивления АЦП, можно достичь, используя метод последовательного измерения напряжения Oj и щ, на последовательно включенных сопротивлениях R и R, питаемых от источника стабильного на-

пряжения и. В схеме, показанной иа рис. 10.16, Ry = - не зависит от вход-ного сопротивления цифрового вольтметра для измерения б и Оо- В таком при-



Рис. 10.17. Цифровые измерители сопротивлений: с -омметр типа Щ,34; б -компаратор сопротивлений типа ще8201.



I I ilMllir

Рис. JO. 18. Измерительная цепь процентного цифрового моста типа ЩЗО.

боре удобно применить АЦП двойного интегрирования или микропроцессор.

Этот же метод на переменном токе применяют и для точного измерения емкостей.

Второй способ используется в универсальных цифровых измерительных приборах, в которых промежуточным информативным параметром является интервал времени.

Третий способ применяется в цифровых мостах постоянного тока для измерения сопротивлений, например в цифровых мостах типа Щ34 иШ,30-041 ПО «Краснодарский ЗИП» (рис. 10.17, а, б). Этот способ позволяет значительно снизить погрешность измерения (до нескольких тысячных долей процента).

Примером цифрового моста поразрядного уравновешивания является цифровой процентный мост типа ЩЗО. Измерительная цепь ЩЗО представляет собой четырехплечий мост с магазином проводимостей в одном из плечей (рис. 10.18). В приборе перед измерением на специальном устройстве устанавливается номинальное значение сопротивления R. В процессе измерения определяется

процентное отклонение измеряемого сопротивления Rx от установленного значения i?„

tRx • 100/R„.

Уравнение равновесия четырех плечей мостовой цепи с магазином проводимостей G

Rx = ППлО- (10.20)

Магазин проводиьюстей G регулируется при помощи транзисторных ключей и используется для уравновешивания схемы моста. Если R Ф R, то равновесие достигается поразрядным изменением проводимости G Rx = R„+ARx = R„Rt(GQ + lSG)i a+ARxJR„) = Ri(Go + ,

если.

Ri=4Go,

то ...

Д/?х/«„ = AG/Go.

Следовательно, искомое относительное изменение сопротивления AR/R равно

относительному изменению проводимости, регулируемой кодом при поразрядном угавновешивании. Тогда

x/R« = /деСс/о- (10.21)

Числовое значение кода процентного отклонения сопротивления AR • lOO/R при котором было достигнуто равновесие мостовой схемы при условии Qq/Go - = 10~", равно числовому значению Лде, умноженному на 10""+ (где п - целое число). Измерение процентного отклонения AR-IOO/R производится в трех диапазонах: ±0,2 о/, (0,199 «/o). ±2,0% (1,99%) и ±20,0 % (19,9 о/). При измерении ARx lOO/R на пределе 0,2.%; Go= 1/ГОО; = I/IO*.

В исходном состоянии моста все проводимости А G отключены, а в процессе поразрядного уравновешивания включаются поочередно, начиная со старшей. Отношение девяти проводимостей в магазине 1 : 0,8 : 0,4 : 0,2: 0,1 : 0,08 : : 0,04 : 0,02 : 0,01. Если при включении старшей проводимости окажется, что Rx < R„Rj (Go + AGi), то проводимость AGi снова выключается, а при выполнении обратного условия остается включенной, после чего поразрядное уравновешивание продолжится дальше. Цифровые мосты постоянного тока должны удовлетворять требованиям ГОСТ 19876-81....... ;. .





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