Следования импульсов

Методы аналого-цифрового преобразования в измерениях разработаны глубоко и основательно и сводятся к представлению мгновенных значений входного воздействия в фиксированные моменты времени соответствующей кодовой комбинацией (числом). Физическую основу аналого-цифрового преобразования составляет стробирование и сравнение с фиксированными опорными уровнями. Наибольшее распространение получили АЦП поразрядного кодирования, последовательного счета, следящего уравновешивания и некоторые другие [89 и др. ]. В данной главе кратко изложены традиционные методы, а также затронуты те вопросы

рывной (аналоговой) величины в цифровой код. Известна классификация преобразователей по принципам действия, согласно которой применяют следующие основные четыре метода преобразования аналог — цифра: время-импульсный, частотно-импульсный, следящего уравновешивания, пространственного кодирования (преобразования). Преобразователи, основанные на методе пространственного кодирования, получили также название шифраторов перемещений (угловых или линейных).

Промышленность выпускает быстродействующие аналого-цифровые преобразователи (АЦП), использующие принцип следящего уравновешивания с частотой тактов выше I мГц, в том числе на интегральных микросхемах.

Следящего уравновешивания I

Вольтметр следящего уравновешивания работает не циклами, а непрерывно реагируя на изменение измеряемого напряжения: сумма образцовых напряжений принимает большее или меньшее значение в зависимости от значения измеряемого напряжения. Когда достигается равенство ^Uo69 = Ux ( 3-33, г), код преобразуется в показание, а состояние прибора остается неизменным до тех пор, пока не изменится значение Ux. Преимущество вольтметров следящего уравновешивания заключается в уменьшении статической и динамической погрешности и в повышении быстродействия.

В режиме следящего уравновешивания измерение проводится непрерывно, после достижения компенсации состояние элементов схемы не изменяется, если неизменной остается измеряемая величина. При изменении измеряемой величины соответственно изменяется компенсирующее напряжение. Для реализации такого режима в рамках структурной схемы, показанной на 5.3,6, цифровой счетчик должен быть реверсивным и иметь два входа: суммирующий и вычитающий. Управляющее устройство должно направлять счетные импульсы на суммирующий вход, если измеряемое напряжение больше компенсирующего, и на вычитающий, если измеряемое напряжение меньше компенсирующего. Компенсирующее напряжение будет изменяться, пока не наступит равенство, после чего отсчетное устройство высвечивает значение компенсирующего напряжения. Пока измеряемое напряжение неизменно, счетные импульсы не попадают на счетчик. Режим следящего уравновешивания обеспечивает большее быстродействие.

По способу поиска состояния баланса автобалансные схемы разделяются на схемы с однонаправленным и со следящим уравновешиванием, В схемах с однонаправленным уравновешиванием регулирующие параметры изменяются по определенной программе в одну сторону (обычно от больших значений к меньшим), так что состояние каждого регулировочного элемента не повторяется. Уравновешивание завершается при окончании обработки программы весами младшего разряда, после чего цикл измерения может повторяться. В схемах следящего уравновешивания уравновешивание может начинаться с любых значений регулировочных органов, которые могут изменяться в любую сторону. Следящее уравновешивание имеет преимущество перед однонаправленным, состоящее в меньшей динамической погрешности при измерении изменяющихся величин.

Структурная схема, положенная в основу универсального цифрового автобалансного измерителя параметров цепи, показана на 12.7. Измерительная схема представляет собой уравновешенную цепь, использующую операционные усилители и трансформаторные плечи. Уравновешивание осуществляется изменением числа витков трансформаторных плеч транзисторными ключами. Автоматический поиск состояния равновесия реализуется по принципу следящего уравновешивания. В схеме принят квадратурный способ достижения баланса. Оба органа регулирования баланса управляются одновременно. Органы регулирования по активной и ре-

Рассмотренный способ уравновешивания является циклическим в отличие от следящего уравновешивания, когда на ОУ изменяются только последние цифры в соответствии с изменением измеряемой величины.

3. Метод следящего уравновешивания (взвешивания), состоящий в поочередном сравнении измеряемой величины с суммой образцовых дискретных величин, изменяющихся по определенному закону.

Аналого-цифровые преобразователи следящего уравновешивания. Метод следящего уравновешивания, называемый также методом поразрядного кодирования, заключается в поочередном сравнении измеряемой величины их с суммой образцовых дискретных величин, изменяющихся по определенному закону. Набор образцовых дискретных величин выполняется согласно выбранной системе счисления Для двоичной системы весовые коэффициенты разрядов определяются из (4.1) при р = 2. Они соответствуют ряду 1,2, 4, 8, 16, 32 и т д. Положим, что младшему разряду соответствует образцовое напряжение Аикв ¦=-= 1 мВ. Это значение равно минимальному шагу квантования. Тогда образцовые напряжения остальных разрядов будут. 2, 4, 8, 16, 32 мВ и т. д. Максимальная величина суммы набора дискретных образцовых напряжений определяется соотношением

Далее процесс переключения тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления ( 10.54, б). ' Токи тиристоров /i и /2 представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Г/2 и амплитудой /, сдвинутые относительно друг друга на 1/2 периода ( 10.54, в), а ток нагрузки /н =w\/w1(ii -it) - последовательность знакоперемен-

на котором ток разрядки /,, = /( замыкается через цепь нагрузки (контур 3). При этом конденсатор С получает энергию от источника, компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения -U0. В момент времени и ток разрядки ic - 0 уменьшается до нуля и вспомогательный тиристор К5к j закрывается. После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса системы управления открывается основной тиристор VSi. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора С2. Далее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления.

Далее процесс периодически повторяется с частотой следования импульсов управления. Длительность импульсов напряжения /и и период их повторения Т определяют среднее значение напряжения на приемнике с сопротивлением нагрузки гн

Триггерами называются импульсные устройства с двумя устойчивыми состояниями, которым соответствуют различные значения напряжений на информационных выходах. Они применяются в счетчиках импульсов напряжения, делителях частоты следования импульсов напряжения и т. д.

частотой следования импульсов 0,5. ..1,5 кГц. Данный метод применяется при монтаже навесных элементов, имеющих гибкие выводы (Г=300 ... 600°С, Р=80 ... 200 МПа, *=0,1 ... 0,5 с). Сочетание термокомпрессии с косвенным импульсным нагревом и наложения УЗ-колебаний позволяют в 1,5—2 раза снизить усилие сжатия деталей (15 ... 50 МПа) и увеличить прочность соединения.

6.22. Схемы делителей частоты следования импульсов

Кольцевой регистр может быть использован как счетчик импульсов (импульс на выходе появляется после прохождения п считывающих импульсов) и как делитель частоты следования импульсов.

12. Нарисуйте схему кольцевого регистра и покажите, как на его базе выполнить делитель частоты следования импульсов и кольцевой коммутатор,

Расчет по формуле (7.15) показывает, что разность времен прихода крайних групп Д^ составит около 1 мс, т. е. в два раза превышает длительность передаваемого импульса. Поэтому имеет место значительная степень искажений и опасность возникновения межсимвольной интерференции при высокой частоте следования импульсов.

дования, длительность и форму импульсов) измеряют с помощью осциллографа. При определении частоты следования импульсов на горизонтальные пластины осциллографа подается напряжение от генератора с плавным изменением частоты, а на вертикальные — напряжение с выхода мультивибратора. Изменение частоты синусоидального напряжения генератора следует производить от нуля до получения первого неподвижного изображения импульса на экране осциллографа. В этом случае частота следования импульсов совпадает с частотой колебаний генератора.

Частота следования импульсов симметричного мультивибра-