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


К572ПА1 В ввде сочетания микросхемы К572ПА1

и операционного усилителя (рис. 7.39, табл. 30). Входное напряжение t/вх от + 17 В до -17 В любой формы с частотой от О до 100 кГц дифференциальная нелинейность 0,1 %, погрешность коэффициента передачи до 3 %.

Частотный диапазон кодоуправ-ляемых масштабных преобразователей (МП) ограничен из-за влияния паразитных емкостей резистивной матрицы и токовых ключей интегральных ЦАП. Для расширения частотного диапазона кодоуправляемых МП напряжения применяют совместное включение ЦАП и аналоговых умножителей сигналов (рис. 7.38, б). Постоянное напряжение умножают с помощью кодоуправляемого МП, выходное напряжение которого подают совместно с переменным умножаемым напряжением на широкополосный умножитель сигналов. При использовании интегрального ЦАП типа К572ПА1 и умножителя типа 525ПС1 частотный диапазон кодоуправляемого составного МП при изменении N oi 1 до 100 может быть увеличен до 1,5 МГц, а при использовании более широкополосных умножителей до нескольких десятков МГц.

Кодоуправляемые делители напряжений выполняются на основе кодоуправляемых умножителей, которые включаются в цепь обратной связи (рнс. 7.38, в). В этом случае t/вых = UbIN. Такие делители успешно применяются в тех случаях, когда необходимо операцию деления напряжений выполнять с высокой точностью, поскольку в этом случае и аналоговые, и цифровые делители выполнить трудно.

Рис. 7.39. Схема включения умножающего ЦАП - кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения в составе микросхемы ЦАП КБ72ПА1 и операционного усилителя.

7.5. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЦИП

К измерительным преобразователям (ИП) цифровых измерительных приборов предъявляются следующие требования; линейность характеристики у = Дх);

наличие выходной величины у, удобной для автоматического квантования.

Нелинейность характеристики ИП в цифровом измерительном приборе вызывает появление соответствующей погрешности. Поэтому при вынужденном применении нелинейных ИП в ЦИП всегда применяют меры к обеспечению линейности.

В аналоговых приборах, как известно, преобладают угловые ИП Х-ас выходной величиной в виде угла поюрота а. В ЦИП преиму щественное применение получили электрические ИП X -> t/ и X -> /«, а также частотные и временные ИП X -> / (л:) и X -> Гс с выходными-величинами в виде частоты fx и интервала времени Тх. В ряде ЦИП применяются также и угловые ИП X -> а*.



Частота fx, интервал времени Тх, угол ах и напряжение Ux удобны для- автоматического квантования с высокой точностью.

Этим и объясняется широкое распространение преобразователей

Х1х,- Х-Тх, Хах, XUx.

Аналогично всем измерительным устройствам измерительные преобразователи X-fx и Х-Тх можно разделить на преобразователи прямого и уравновешивающего преобразования. Рассмотрим принципы построения указанных двух групп преобразователей.

Частотные и временные преобразователи прямого преобразования

В частотных и временных преобразователях прямого преобразования используются физические процессы, в которых существует зависимость частоты колебаний или скорости протекания процесса от входной измеряемой величины X, например fx= КХ, или

Vy dY/dt = КХ.

К таким физическим процессам относятся электрические колебания, явление ядерного магнитного резонанса, механические колебания, например колебания струны, явления в частотно-зависимых мостовых схемах, явления в управляемых генераторах электрических колебаний, тепловые шумы, распространение волн в различных средах, эффекты Джозефсона, Баркгаузена и др.

Примером использования колебательных процессов является частотный преобразователь магнитной индукции - В в частоту со с ис-псшьзованием ядерного магнитного резонанса

со = v5 = Kyi,

где у - гиромагнитное отношение ядра, известное с большой точностью; / - ток.

С помощью таких преобразователей, разработанных в Ленинградском политехническом институте, возможно измерение малых и больших токов с погрешностью 0,01 %.

В струнных ИЧП используется зависимость резонансной частоты колебаний струны fx от силы натяжения струны Fi

fx = -2 урщ:,

где гпс и 1с - соответственно масса и длина струны.

При сочетании со струнным ИЧП измерительного механизма с квадратической характеристикой F = КХ выходная частота ИЧП

fx=~VKImJc.

В этом случае нелинейности взаимно компенсируются, и частота струны fx прямо пропорциональна измеряемой величине X. Недостаток струнных ИЧП - наличие электромеханического узла, снижающего точность преобразования. Быстродействие струнных ИЧП относите-




Рис. 7.40. Схемы измерительных частотных преобразователей: а - прямого преобразования на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса; б - следящего преобразования в статической системе с ОПЧ в виде преобразователя f -* f к-

льно низкое. Созданы струнные ИЧП следящего уравновешивания с астатической характеристикой.

В ИЧП на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 7А0,а) используется зависимость скорости изменения магнитного потока в фиксированных пределах напряжения, так как во время каждого никла перемагничивания в пределах от -f до -Фщ э. д. с. самоиндукции приблизительно равна входному напряжению Uxi

Ux cog йФ/Ш.

Интегрируем обе части уравнения (7.37) в течение длительности одного импульса э. д. с. самоиндукции

инт/2 +Ф„

5 ихШщ J .Ф,

о -Фт

откуда частота импульсов

fx = I/Thht = их/4щФт.

Выходная частота fx прямо пропорциональна напряжению Ux, а стабильность коэффициента преобразования зависит только от стабильности магнитных свойств материала сердечника, т. е. значения Ф.

Частотные и временные преобразователи уравновешивающего преобразования

Измерительные преобразователи уравновешивания можно разделить на следящие и развертывающие.

ИП следящего преобразования состоят из прямой и обратной цепей. В прямой цепи таких преобразователей целесообразно использовать более высокочувствительные и менее стабильные преобразователи, а в обратной цепи - ОП высокостабильные преобразователи в величину, однородную со входной. ИП следящего преобразования часто выполняются, как преобразователи Ux- fx, тогда в качестве ОП используют преобразователи частоты в напряжение (рис. 7.40,6).





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