border=0


border=0

A / D prevodníky

<== predchádzajúci článok | nasledujúci článok ==>

ADC je jedným z hlavných funkčných prvkov DSP. ADC je zariadenie, ktoré poskytuje kvantizáciu, vzorkovanie a kódovanie analógového signálu. Na základe špecifikovaného súboru procesov, ktoré sa vyskytujú v ADC, je obvyklé reprezentovať jeho všeobecný štruktúrny diagram vo forme troch vzájomne súvisiacich prvkov.

Obr. 8.4 Bloková schéma ADC.

Vzorkovacie zariadenie implementuje proces konverzie kontinuálneho kontinuálneho signálu diskrétny signál , V tomto prípade sa hodnoty diskrétneho signálu rovnajú okamžitým hodnotám počiatočného kontinuálneho signálu v pevných časoch. Časové intervaly medzi dvoma susednými diskrétnymi časovými bodmi sa nazývajú krok vzorkovania. ,

V DSP sa hodnota signálu meria iba vo fixných časoch , Vzorkovacia frekvencia je vybraná z konfliktných podmienok. Čím vyššia je vzorkovacia frekvencia, tým vyššia , čím je menšia strata informácií o meraní, vedie to k sprísneniu požiadaviek na rýchlosť ADC a následne k jej komplikáciám.

Úlohou výberu správnej vzorkovacej frekvencie je v skutočnosti úloha interpolácie , V tomto prípade by sa správne zvolenou vzorkovacou frekvenciou malo rozumieť takej frekvencii, pri ktorej interpolácia nie je vyššia ako uvedená. Pri riešení tohto problému je obvyklé brať do úvahy rôzne interpolačné polynómy.

V kvantizačnom zariadení je proces nahradenia okamžitých hodnôt súvislou veľkosťou , rozdiel medzi dvoma susednými úrovňami sa nazýva krok kvantizácie . Pri kvantizácii, rovnako ako pri diskretizácii, sa stratí časť informácií o kontinuálnej meranej veličine kvantifikačné zariadenie, ako aj vzorkovacie zariadenie, je preto zdrojom metodologickej chyby.

Obr. 8.5 Kvantifikácia a diskretizácia analógového signálu.

Z porovnania skutočných a ideálnych konverzných funkcií vyplýva, že chyba kvantizácie:

, (8.1)

Z obrázku je zrejmé, že kvantizačná chyba má charakter prerušovanej čiary. Pri tejto povahe kvantizačnej chyby sa štandardná odchýlka, kvantizačná chyba, vyznačuje priemerným výkonom po dobu jedného impulzu, určuje sa rovnicou:

, (8.2)

V kódovacom zariadení je diskrétna hodnota signálu prezentovaná vo forme vhodnej na následné spracovanie, napríklad v systéme binárnych čísiel. Proces konverzie analógového signálu na digitálny signál teda nevyhnutne vedie k chybám spôsobeným postupmi vzorkovania a kvantovania.

Obr. 8.6 Schémy vysvetľujúce chybu kvantovania: a - reálne a ideálne transformačné funkcie; b - chyba kvantizácie krivky.

Chyba ADC je určená súčtom metodických a inštrumentálnych zložiek:

, (8.3)

Metodická chyba je určená na základe princípu činnosti prevodníka a závisí od chyby vzorkovania a kvantovania a inštrumentálna chyba je určená nestabilitou činnosti uzlov a prvkov ADC.

Okrem chyby sa ADC vyznačujú aj cenou za rozdelenie, rozlíšenie, citlivosť, rýchlosť .

V meracích zariadeniach sa používajú ADC priameho a vyrovnávacieho prepočtu.

Priame ADC sa implementuje jedným z nasledujúcich spôsobov:

· Časovo-pulzné kódovanie;

Amplitúdové kódovanie

Priestorové kódovanie;

· Počet - pulzné kódovanie;

· Frekvenčné - pulzné kódovanie.

V DSP sú najrozšírenejším kódovaním čas - impulz a frekvencia - impulz.

ADC časové - pulzné kódovanie pracuje na základe postupnej premeny nameraného napätia na časový interval, ktorý je k nemu úmerný. Počas tohto časového intervalu sa do elektronického počítadla privádzajú impulzy so známou opakovacou frekvenciou, ktorej počet je úmerný meranému jednosmernému napätiu.

Postupnosť uvažovaného ADC je ilustrovaná časovými diagramami. Keď sa namerané napätie privádza na vstup ADC signálom z riadiaceho zariadenia, počítadlo a DOC sa vynulujú a generátor GLIN začne vytvárať pílové napätie. Zároveň sa na výstupe z komparátora začína vytvárať impulz. Keď tento impulz dorazí do voliča času, ten otvorí a odovzdá impulzy do vstupu počítadla z generátora počítadiel impulzov. Po dosiahnutí rovnosti napätia GLIN a nameraného napätia sa tvorba impulzov na výstupe z porovnávača zastaví, obvod „I“ sa uzavrie a počet impulzov sa zastaví. Výsledkom je, že počítadlo zaregistruje určitý počet impulzov N v časovom intervale a DOC zobrazí zodpovedajúce číslo. V budúcnosti bude uvažovaný pracovný postup pokračovať.

Obr. 8.7 Akcia časového impulzu ADC: a - bloková schéma; b - časový rozvrh.

Trvanie intervalu impulzov:

, (8.4)

Na druhú stranu

, (8.5)

Po zodpovedajúcich transformáciách získame:

, (8.6)

Pretože hodnota numericky zodpovedá miere zmeny napätia pílového zubu V, potom

, (8.7)

Pre konkrétne obvody ADC je to hodnota je vybraný ako rovnocenný súčasne:

, (8.8)

Celková chyba ADC tohto typu je určená z týchto dôvodov:

· Chyba pri prevode nameraného napätia na trvanie pravouhlého impulzu (nelinearita a nestabilita GLIN, chyba porovnávača);

· Chyba pri konverzii časového intervalu na kód.

Celková chyba takéhoto ADC je zvyčajne 0,1%.

Integrovanejší obvod je dvojitý integračný obvod (0,01%). Dôvodom je, že príslušné ADC neprevedie okamžitú hodnotu na priemernú hodnotu vstupného napätia.

<== predchádzajúci článok | nasledujúci článok ==>





Prečítajte si tiež:

Implementácia metódy vyrovnávacej transformácie pri meraní parametrov elektrického obvodu

Zariadenie a princíp činnosti elektronického osciloskopu

Klasifikácia elektrických spotrebičov

Metódy a prostriedky merania elektrických veličín. úvod

Analyzátory spektra s diskrétnou Fourierovou transformáciou

Meranie elektrickej energie a energie

Elektronické voltmetre

Meranie fázového posunu signálu

Všeobecné charakteristiky metód a metód merania

Metódy merania kapacity a indukčnosti

Digitálne jitter meranie

Použitie metódy nabíjania kondenzátora na meranie rýchlosti opakovania signálu

Meranie prúdu a napätia pomocou metódy porovnania meraní

Telemetrický vyhľadávací nástroj

Telemetrické systémy

Späť na obsah: Metódy a prostriedky merania elektrických veličín

Pozreté: 9788

11.45.9.25 © edudocs.pro Nie je autorom publikovaných materiálov. Poskytuje však možnosť bezplatného použitia. Došlo k porušeniu autorských práv? Napíšte nám | Spätná väzba .