Цифровые приборы. Общие сведения классификация.

 

Это устройства, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы цифровой информации и показания представляются в цифровом виде.

Вырабатывает цифровой код в соответствии с измеряемой величиной, при этом непрерывная аналоговая величина квантуется по уровню и дискретизируется во времени.

Дискретизация во времени – преобразование, при котором значение величины отличается от 0 и совпадает с соответствующим значением измеряемой величины только в определенные моменты времени. Промежутки между этими значениями – шаг дискретизации. Δt=t_i+1 – t­_i (чаще const, иногда var)

Квантование по уровню – преобразование, при котором непрерывная аналоговая величина принимает фиксированные, квантованные значения. Эти значения – уровни квантования или кванты. x(t_i)=x_k(t_i)=Nq – шаг квантования на количество уровней квантования.

x(t)                                          дискретизация по времени x(t)

                                                                                                  x_k5

                                                                                                  x_k4

                                                                                                       

                                             Δt                                            x_k3                                                                       x_k(t_i)

                                                                     Δt- const         x_k2                                                                                 

                                                                                                  x_k1                                                                                                  x(t)

                                                                                                                                      q

                t1 t2 t3 t4 t5 t6 t               t                     t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t

 

Важной характеристикой является правило отождествления измеряемой величины и уровней квантования.

Классификация ЦИУ.

По способу преобразования:

1) последовательного счета

2) последовательного приближения

3) считывания

По виду измеряемой величины

1) Вольтметры

2) Амперметры и т.д.

По способу усреднения измеряемой величины:

1) мгновенных значений

2) усредняющие (интегрирующие)

Мгновенные значения в отдельные моменты времени.

Усредняющие – интеграция нескольких значений во времени и выдают результат в виде некоторого проинтегрированного значения по некоторой величине (позволяет избавиться от помехи)

По режиму работы:

1) циклического действия (по жесткой программе)

2) следящие – отслеживают изменения квантующей величины на некоторое значение (как только квантованная величина изменилась, тут же появляется новый результат на выходе.

 

Разница между цифровыми измерительными устройствами и цифровыми приборами.

1. ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь N_x à x(t)

2. АЦП – аналого –цифровой преобразователь x(t) à N_x

ЦИУ +

 ОУ (отсчетное устройство)

          

ЦИУ – цифровое измерительное устройство

АЦП + ОУ = ЦИУ

ЦАП и АЦП - ЦП

30. Основные методы преобразования непрерывной величины в код.

Метод последовательного счета – обладает максимальным временем измерения, но самый дешевый.

                x(t)

 

                                                     x_k

        x_k

 

                      q

 

                          t_н                       t_к               t

в t_н - начальный момент – формируется квантующего сигнала

 

СУ

      x_н                          x_k                  сравнение

 

 

t_k – сравнение сигналов

t_из=t_k – t_н

Вырабатывается единичный код и результат как произведение q на количество ступеней N

x_и≈x_k=qN

t_изм=t_пр=Nt_ст

t_изм=t_пр – время измерения или преобразования

t_ст – время формирования ступени.

 

Метод последовательного приближения – каждый следующий шаг – половина предыдущего

.

 

                                     0

                          0                                                                           101

                          1

 

                  1

2

1

              t1                                                      t

Значение квантующего сигнала формируется следующим образом.

x_m – максимальное значение квантующего сигнала.

x_k­₁ = x_m/2 – первый шаг

x_k2= x_m/4= x_k1/2

x_k3= x_m/8= x_k2/2 и т.д.

x_m = 8

t₁=t_н

x_m< x_k

в t₂ – от уровня на котором остановились (x_m/4)

x_k2< x_k

x_k3> x_k – в этом случае данный разряд 0.

Время измерения закончилось результат 110

t_изм=t_пр=t_ст*n

n=log₂N_m

 

 

Метод считывания – одновременное сравнение измеряемой величины со всеми уровнями квантования сразу. Время измерения самое маленькое, но дорогой.

х_km

 

х_и

 

 

           x_k1

 

 

 

 

СУm

СУ2

CУ1

x_и                                                                                                                x_k1

 

 

x_k2

 

x­_km