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

Переходной процесс установления выходного напряжения описы- вается геометрической прогрессией. Условием сходимости этого процесса является неравенство <Э<1, где Q == 1 - Га/Синт/Сзап- Максимальной скорости сходимости соответствует равенство Q = О, являющееся условием настройки ПКН. На рис. 7.26 приведена кривая изменения напряжения на выходе интегратора 6инт. Кривая / соответствует значению Q = О, т. е. ПКН работает без коррекции. Кривая 2 - <3=50, при этом началу координат соответствует момент скачкообразного изменения (в данном случае уменьшения) коэффи-цпента передачи, например /Снят- Такой скачок привел к нарушению условия настройки ПКН, т. е. Q# 0. Однако, интегрируя за время в течение нескольких циклов выходное напряжение, интегратор формирует поправку, определяемую в установившемся режиме выражением

Эта поправка суммируется с результатом интегрирования опорного напряжения аа время и f/yv, «дотягивается» до заданного входным кодом напряжения, т. е. выходное напряжение ПКН в установившемся режиме не зависит от коэффициентов передачи

/Сянт и /Сзац.

Погрешность ПКН главным образом определяется стабильностью отношения вольт-секундных площадей, формируемых на входе интегратора ключами SWWoTi) и SWJUnT, которое может быть выдержано с высокой точностью. Благодаря этому возможно достижение высокой точности воспроизведения. заданного размера выходного напряжения, которое может значительно превышать образцовое входное напряжение. Создан ПКН такого типа с относительной погрешностью 10"*, входным напряжением 1200 В и временем установления в течение шести циклов по 100 мс каждый. Недостаток данного ПКН - низкое быстродействие- для установления выходного напряжения с высокой точностью требуется несколько циклов преобразования.

Преобразователи кода в мгновенное вапряя:ение (ШШ)

Наиболее широко распространены преобразователи кода в мгновенное напряжение с коммутацией образцовых напряжений илн образцовых токов, которые будем в дальнейшем обозначать ПКН.

По технологии изготовления ПКН разделяются на дискретные, выполненные из дискретных элементов, и интегральные, выполненные в виде интегральных микросхем. Между ними много общего, однако интегральные ПКН обладают рядом особенностей и будут рассмотрены в конце раздела.

К ПКН предъявляются следующие требования:

высокие точность, быстродействие и линейность;

высокий коэффициент использования напряжения i/ofJi UnJU (если не используется прецезионный операционный усилитель);

использование одинаковых или близких по размеру сопротивлений;

минимальные погрешности от несовершенства ключей;



2" 9

Входной код N(2) 2* 9

>-

9 У.-

Инверсный код Na}fi-N(i)

2" 2 2 •• 2""

9 9 9 9

* I * *


Рис. 7.27. ПКН последовательного типа в виде управляемого делителя напряжения из одинаковых ПКС последовательного типа и источника образцового напряжения.

постоянное и малое выходное сопротивление. При /?вых = const можно изменять коэффициент преобразования ПКН шунтированием выхода;

постоянное и высокое входное сопротивление /?8х. При /?вх = - const удобнее компенсировать температурную пофешность источника напряжения {/(,- При повышении /?вх, т. е. при использовании в ПКН высокоомных сопротивлений, ток, потребляемый от источника стабильного напряжения, уменьшается и стабильность источника повышается. Однако высокоомные сопротивления менее точные, чем низкоомные. Поэтому необходимо учитывать и нестабильность источника напряжения, увеличивающуюся при уменьшении сопротивлений, и точность изготовления сопротивления;

минимальное влияние наводок.

Некоторые из требований к ПКН одновременно удовлетворить не всегда возможно, например посюянство входного и выходного сопротивлений. Тогда в первую очередь удовлетворяются требования, определяемые заданными техническими условиями.

ПКН по способу включений ключей и сопротивлений разделяют на последовательные и параллельные, а по виду источника образцовой величины - на ПКН с источниками образцовмо напряжения и на ПКН с источниками образцового тока.

Для линеаризации в процессе измерения, для косвенных измерений разрабатываются функциональные ПКН, в которых выходное напряжение является определенной функцией входного кода (например, Vn= к sin n).

ПКН последовательного типа. Наиболее простой схемой ПКН последовательного типа является схема управляемого делителя напряжения, состоящая из двух одинаковых ПКС последовательного типа и источника напряжения f/o (рис. 7.27).

Сопротивление первого ПКС, управляемого кодом n,

Як = RhQn = Ng. Сопротивление второго ПКС, управляемого инверсным кодом

Rn = Rh -дГ-

= /?h(1-0;v) = (u-A)9«.



Если ПКН питается напряжением то выходное напряжение ПКН

Выходное напряжение при постоянстве qu пропорционально значению входного кода N, методическая погрешность отсутствует, коэффициент использования стабильного напряжения высокий:

Входное сопротивление ПКН при /?нагр = оо постоянно и равно

вх = Rn + Rn = Rn-

Выходное сопротивление ПКН при Ru = О

"" = RTfRji =--= 0а; (1 - 0/.)

При 0А/ = О и Ва/ = 1 /?ЕЬ1х = О, при Эд/ = 1/2 выходное сопротивление будет максимальным:

Reu-h. max =

Выходное напряжение ПКН строго пропорционально значению входного цифрового кода Л только в идеальном преобразователе, т. е. при идеальных ключах, у которых параметры г. зам = О fк. раз = ОО, = О идеальной стабильности источника напряжения И, и при условии, что все сопротивления точно равны номинальным значениям.

В реальных условиях при г.змФО, ефО и при нестабильности источника f/( в ПКН возникают погрешности. Определим погрешности последовательного ПКН от влияния и раздельно сравнением выходных напряжений идеального и реального преобразователей. При переходных сопротивлениях контактов выходное напряжение реального ПКН

где Sк-сумма сопротивлений замкнутых контактов первого ПКС; ] Гк - сумма сопротивлений замкнутых контактов второго ПКС. Приведенная погрешность от влияния контактных сопротивлений

Гк(%)

В самом неблагоприятном случае при Rn = О погрешность (%)

6.=100.





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