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

ступень квантования сопротивления; й,- = 1 - при разомкнутом ключе данного разряда; 0 = 0 -при замкнутом ключе данного разряда;

/п -число разрядов двоичного кода; бдг = - относительное

значение входного кода; R» = qj<lti= q,(2"~) - максимальное значение сопротивления ПКС.

Уравнение двоичного параллельного преобразователя кода в проводимость ПКП (рис. 7.22, б):

Gn = qa S be • 2- = G« / = G„e„ = N,,

где q - ступень квантования проводимости; bi = 1 - при замкнутом ключе данного разряда; Ь,- = О - при разомкнутом ключе данного разряда; Gat--выходная проводимость ПКП; Gh =Лв?о - максимальное значение проводимости ПКП.

Выходные величины ПКС Rn и ПКП Gn пропорциональны при постоянстве q и q входному коду N. При этом методическая погрешность отсутствует.

При высоких требованиях к быстродействию применяют параллельные ПКП, так как в них можно применять удобные при параллельном включении транзисторные ключи.

Преобразователи цифрового кода в напряжение

ПКН являются наиболее распространенным типом преобразователя код - аналог.

Большинство ЦИП являются цифровыми вольтметрами уравновешивания для постоянного тока. В обратной цепи таких приборов код преобразуется в напряжение преобразователем код - напряжение ПКН. ПКН также широко применяются для управления различными устройствами.

Преобразователи код - напряжение по виду выходного напряжения можно подразделить на преобразователи- код - среднее напряжение ПКСН и на преобразователи код- мгновенное напряжение ПКМН.

Преобразователи цифрового кода в среднее напряжение (ПКСН)

Преобразователи ПКСН обычно менее сложны по устройству.

В преобразователях код - среднее напряжение управление выходным средним напряжением, пропорциональным входному коду N, может происходить, например, следующим образом: изменением длительности импульсов при фиксированных амплитудах f/оИ частоте импульсов;

изменением числа импульсов в пачке п = N при фиксированных амплитуде Uo, длительности То каждого импульса и частоте пачек импульсов;

изменением средней частоты импульсов с фиксированными ампли--тудой Uo и длительностью То,



Сброс

IIIIIIIL

1 1.

"Ill

Входной ков N

tl h и

UcoN

T=coos{ Т„=тг

Рис. 7.23. ПКСН на основе изменения длительности импульсов, фиксированных по амплитуде

и частоте,

изменением амплитуды импульсов при фиксированных длительности и частоте, например, при помощи высокоточных динамических делителей напряжения;

при помощи замкнутых самобалансирующихся преобразователей временного интервала, заданного кодом, в напряжение.

ПКСН с изменением длительности импульсов при фиксированных амплитуде и частоте создается наиболее простым путем (рис. 7.23). В таких преобразоватачях выходным параметром пропорциональным коду, является среднее напряжение

f/cp/V = Яи-

Счетчик импульсов (рис. 7.23), на вход которого поступают импульсы от G с периодом повторения Го, после набора числа Лн генерирует импульс, который используется для периодического сброса всех декад счетчика на нуль через интервалы времени, равные Гц = ЛнГо. Этот же импульс используется и для запуска переднего фронта импульса формирователем импульсов F с амплитудой, равной образцовому напряжению С/о, получаемому с выхода меры ИНМ. Устройство сравнения кодов (УСК) при совпадении входного кода N и текущего значения кода на соответствующих разрядах счетчика СТ выдает импульс, который, поступая на F прекращает его выходной импульс. Длительность импульса на выходе F равна ЛГо. Тогда среднее значение выходного напряжения после фильтра НЧ составляет

где Го- период повторения импульсов G; Гц- период частоты работы преобразователя; yV„-объем счетчика, равный номинальному числу ступеней квантования; Л текущее значение входного кода.

Трудность создания высокоточных и быстродействующих ПКСН с изменением длительности импульса заключается в необходимости одновременного обеспечения малой погрешности от пульсаций выходного напряжения Un, возникающих несмотря на наличие фильтра нижних частот, и снижения времени установления lycT - по заданной погрешности установления буст.

Относительная погрешность от пульсаций для однозвенного пассивного /?С-фильтра

= у ц/ т

бпульс --



При изменении Tn от TnO до T/v = Тц - бпульс изменяется от нулевого значения через максимум до нулевого значения

бпульс = Гц/4т при Глг = 0,5Тц.

макс

Время установления среднего напряжения на выходе ПКСН для однозвенного пассивного RC фильтра

УСТ =XlOgl/6yCT,

где fiycT - допустимое значение относительной погрешности установления .

Для уменьшения 6„ульс необходимо уменьшать Тц. Однако для снижения погрешности от температурной нестабильности фронтов импульсов (около 5- Ю"** с на 10°С) Тц обычно выбирают равным не менее 5-10" с. Для уменьшения бпульс стремятся увеличить постоянную фильтра т. Однако это приводит к соответствующему увеличению /уст.

Для снижения бпульс фильтр выполняют многозвенным, каждое дополнительное звено.при наличии развязки подавляет пульсации примерно еще в восемь раз. Если фильтр нижних частот выполняется из одинаковых развязанных RC-звенъев, то их постоянные времени рекомендуют выбирать равными 1,2 Тц.

Время установления среднего напряжения на выходе ПКСНпри наличии многозвенного фильтра

/уст = ТП log 1/6уст,

где буст - относительная погрешность установления.

При fi = 10~* а п - 4 время установления для данного примера достигает 0,5 с. Для повышения быстродействия таких ПКСН переключательные устройства их делают многофазными, /л-фазными. В этом случае пульсации на выходе фильтра уменьшаются в т раз, что дает возможность уменьшить число звеньев фильтра и благодаря этому повысить быстродействие ПКСН.

Время установления Un на выходе ПКСН можно уменьшить форсированным подзарядом емкостей фильтра импульсным током, амплитуда которого формируется в зависимости от изменения кода N, при этом достигается уменьшение времени установления в 100...1000 раз.

Выпускается несколько типов цифровых дифференциальных вольтметров с преобразователями кода в среднее напряжение на основе изменения длительности импульса постоянной амплитуды, например, дифференциальный цифровой вольтметр типа В2-Д с диапазоном измерения 0...1 В, со ступенью квантования 0,0001 %, погрешностью

измерения ±

2 + 0.5(„- )

10-* % и высокоточный цифровой

вольтметр В1 - 18 клаоса точности 0,0005 % с пределами измерения 10; 100 и 1000 В, быстродействием (2 ... 5) при изменении Ux в пределах ±0.05%. В приборе В1 -18 предусмотрена автокалибровка масштабных коэффициентов передачи входных делителей, цифровая коррекция смещения нуля. Автокалибровка включается автоматически при изменении внешней температуры более





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