Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)
В задачах преобразования сигналов измерительной информации часто возникает необходимость представления непрерывных сигналов дискретными и восстановления непрерывного сигнала по его дискретным значениям. При этом непрерывный сигнал y(t) представляется совокупностью дискретных значений y(t1), y(t2), y(t3), …, по которым с помощью некоторого способа восстановления может быть получена оценка y*(t) исходного сигнала y(t). Процесс преобразования y(t) в y(t1), y(t2), y(t3), …, y(tn) называется дискретизацией непрерывного сигнала. Наиболее часто применяется так называемая равномерная дискретизация, при которой интервал между соседними отсчётами – шаг дискретизации h = ti+1 - ti остаётся постоянным. Процесс дискретизации сигнала сегодня проводится с помощью АЦП – аналого-цифровых преобразователей:
А Д (Ц) Непрерывная Дискретная (цифровая) В основу преобразования непрерывной величины в дискретную положено квантование по уровню.
A функция 4 Уровни 3 квантования h = const - шаг 2 квантования 1 t
Эти уровни нумеруются с нуля, причём уровень с номером нуль – это уровень оси абсцисс. На каждом уровне все значения равны (т.к. уровни - это параллельные линии). Значит, если мы хотим узнать, что происходит на уровне N, используем формулу где h – шаг квантования, N – номер уровня. Далее, строим так называемую квантованную функцию, то есть непрерывную функцию заменяем квантованной. Вот так: A Квантованная функция
t 0 t1 t2 t3 … Ошибка, то есть разность между аналоговой и квантованной функцией существует и равна шагу квантования. Для красных чернил Для синих чернил Обратите внимание на минус в погрешности для красночернильного графика и на плюс в погрешности для синего графика.
Погрешность можно уменьшить аж до полушага квантования, если провести квантованную функцию по центру тяжести аналоговой функции. Красные чернила 1h 2h 3h X -h Уменьшаем погрешность ΔXДИСКР ΔXДИСКР Синие чернила ΔXДИСКР h/2 X h X 1h 2h 3h Чтобы уменьшить погрешность надо уменьшать шаг квантования или увеличивать число уровней квантования (а лучше и то и другое вместе). Пример: UВХ = 0 ÷ 99,9 В. Каков оптимальный шаг квантования h и каково число уровней квантования N для данного случая.
Оптимально выбираем Шаг h в 0,1 В и Число уровней N в 1000 штук. Техническая реализация АЦП заключается в следующем. АЦП строится на методе сравнения, где сравнивается непрерывная величина с образцовой величиной, построенной определённым образом, так чтобы образцовая величина менялась дискретно. Существуют три метода построения АЦП: 1. Метод последовательного счёта 2. Метод сравнения – вычитания 3. Метод считывания U Метод считывания X4 X3 UX X2 h = 1В X1 tИ t
При этом методе происходит одновременное сравнение измеряемой величины X с известными величинами X1, X2, X3, …, значения которых равны уровням квантования. Известная величина, равная измеряемой Xi = X(tИ), даёт номер отождествляемого уровня квантования, в соответствии с которым образуется код, то есть значение измеряемой величины. Получаем, что напряжение UX = 3В
Метод последовательного счёта UX =? X3 X2 Шаг = const X1 t tИ При этом методе происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины X с известной величиной Xi, изменяющейся (возрастающей или убывающей) во времени скачками, причём каждый скачок соответствует шагу (ступени) квантования h по уровню. Число ступеней, при котором наступает равенство X = Xi(tИ) (c некоторой погрешностью), равно номеру отождествляемого уровня квантования. В процессе сравнения образуется код, соответствующий номеру отождествляемого уровня квантования. Возможно инверсное преобразование, при котором известная постоянная величина сравнивается с равномерно квантуемой величиной, функционально связанной с измеряемой величиной.
Метод сравнения - вычитания (последовательного приближения, последовательного уравновешивания) Xi 5 В
Функция, построенная по t определённому алгоритму tИ При этом методе происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины X c известной квантованной величиной Xi, изменяющейся во времени скачками по определённому правилу (исключая единичную систему счисления). Значение известной величины при которой наступает равенство X = Xi(tИ), соответствует номеру отождествляемого уровня квантования. Код, образуемый в процессе этой операции, соответствует отождествляемому уровню.
Лекция 11 Пример: Пускай значение напряжения лежит в пределах от нуля до 99 вольт.
R20* R40* R20* R10* R2* R4* R2* R1*
КО ВСЕМ КЛЮЧАМ ИДЁТ УПРАВЛЯЮЩИЙ СИГНАЛ
I ЕСЛИ R20 ТО R20* I K20 K20* 20 В 0 В И НАОБОРОТ ИОН (источник образцового напряжения) работает на нагрузку, коей являются сопротивления R и R*, выбранные таким образом, что при протекании тока I, на них наводится напряжение в соответствии со входом 2-4-2-1 (см. лекцию 9) 20-40-20-10; 2-4-2-1 Сопротивления зашунтированы ключами К и К*. Когда ключ верхнего сопротивления замкнут, то тот же ключ нижнего сопротивления разомкнут и наоборот. Это необходимо для поддержания I = CONST СУ (сравнивающее устройство) управляет ключами через УУ (устройство управления).
Работа схемы: Пускай на вход пустили UX = 73 В Исходно U0 = 0 вольт; все ключи Ki замкнуты (эквивалентны КЗ), все ключи Ki* эквивалентны ХХ (договоримся, что слова «ключ замкнут», «ключ открыт», «ключ эквивалентен КЗ» и «ключ пропускает сигнал» являются эквивалентными). СУ, подачей сигнала, сообщает устройству управления о недостаточности напряжения. Строго по одному начинают замыкаться/размыкаться ключи. 1. Разомкнули ключ К20 и замкнули К20* → U0 = 20 В 20<73 2. Ещё (не изменяя ничего из того, что сделали до этого) разомкнули ключ К40 и замкнули К40* → U0 = 20+40 = 60 В 60<73 3. Ещё разомкнули К20 и замкнули К20* → U0 = 20+40+20 = 80 В 80>73 (ПЕРЕБОР!) Последний резистор замыкаем ключом. К20 К40 К20 4. U0 = 20+40+0+10 = 70 70<73 5. U0 = 20+40+0+10+2 = 72 72<73 6. U0 = 20+40+0+10+2+4 = 76 76>73 7. U0 = 20+40+0+10+2+0+2 = 74 74>73 8. U0 = 20+40+0+10+2+0+0+1 = 73 73=73 УРА!!! Вот такой у него принцип работы. Последовательно размыкаем ключи по одному. Если результат получается больше чем надо, замыкаем последний разомкнутый ключ Кi (одновременно размыкая ключ Ki*) и размыкаем следующий после него, Ki+1 (одновременно замыкая ключ Ki+1*). Система 2-4-2-1, позволяет получить любое интересующее число.
T ПОЛОЖЕНИЯ КЛЮЧЕЙ K20 К40 К20 К10 К2 К4 К2 К1 ХХ ХХ КЗ ХХ КЗ КЗ ХХ ХХ
K20* К40* К20* К10* К2* К4* К2* К1* КЗ КЗ ХХ КЗ ХХ ХХ КЗ КЗ Примечание: ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (см. АЦП). Преобразовывает «дискреты» в аналоги. Измерительные установки Это собранные в одном помещении приборы, преобразователи, меры и решающие определённые задачи. Пример: П о верка вольтметров.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; просмотров: 279; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.216.239.46 (0.02 с.) |