 |
Литература: Программирование и ремонт Импульсные блоки питания Неисправности и замена Радиоэлектронная аппаратура Микросхема в ТА Рубрикатор ТА Кабельные линии Обмотки и изоляция Радиоаппаратура Гибкие диски часть 2 часть 3 часть 4 часть 5 Ремонт компьютера часть 2 Аналитика: Монтаж Справочник Электроника Мощные высокочастотные транзисторы 200 микросхем Полупроводники ч.1 Часть 2 Алгоритмические проблемы 500 микросхем 500 микросхем Сортировка и поиск Монады Передача сигнала Электроника Прием сигнала Телевидиние Проектирование Эвм Оптимизация Автомобильная электроника Поляковтрансиверы Форт Тензодатчик Силовые полевые транзисторы Распределение частот Резисторные и термопарные Оберон Открытые системы шифрования Удк
[22]
Получим основное выражение для АЦП двойного интегрирования:
RC
J dt =
RC
RC
t3u U
J U опор dt = - T- опор
опор
t2
IJ t = Цопо лt at = U t
RC
RC
U
RC RC
(2)
((3 - t2 0
опор
DA1
ивх
-иопор
управление
К1 (Р1.0)
ОМК
MX | ||
x0 | ||
x1 | Y | |
A0 |
DA2
Замечание: Т.к. в формулу преобразования (2) для АЦП двойного интегрирования не входят параметры схемы (R, С, и т.д.), то следовательно эти параметры не влияют на точность преобразования. И их изменения от температуры или во времени никак не сказывается на погрешность измерения.
Т.к. это АЦП на компараторе сравнивается интеграл Цвх, то следовательно АЦП не чувствителен к случайным импульсным помехам.
CПример
фрагмента программы управления АЦП двойного интегрирования . Для подсчета временных интервалов T=t2-t1; At=t3-t2 используют внутренний
таймер Т0 ОМК ВЕ51.
U1
R
К590КН1
К140УД7
конец преобразования (Р1.1) ОМК 4 I
It
DD1
иинт
+5 В
К521СА3
1
t1
1
5.6. Программно-аппаратная реализация АЦП последовательного счета и последовательных приближений
Данный АЦП реализуется на основе ЦАП по следующей схеме:
ОМК
Порт вывода
Р2 (код К)
ОМК
Порт ввода Р1.1
U цап
АК
U вх-
. U+ | ||
U вых
АК-аналоговый компаратор.
Работа данного типа АЦП состоит в подборетакого
двоичного кода К (порт Р2), чтобы напряжение ицАП=иВХ.
Существует два типаалгоритма
подбора кода К:
-алгоритм последовательного счета;
-алгоритм последовательных приближений. Алгоритм последовательного счета:
1)На цифровые входы ЦАП подается увеличивающий на единицу n-разрядный двоичный код, при этом на выходе ЦАП формируется линейно нарастающее напряжение ицаП.
2)При достижении ицАП уровня входного напряжения иВХ происходит переключение аналогового компаратора (АК) и ик=0.
Двоичный код к выданной в этот момент на ЦАП и является тем
числовым эквивалентом. Замечание: недостатками АЦП последовательного счета является:
-большое время преобразования, так при 8-разрядном ЦАП требуется до 255 циклов суммирования К, а при 16-разрядном до 216=65536.
-невысокая помехозащищенность.
Для ускорения аналого-цифрового преобразования используют алгоритм последовательных приближений (поразрядного взвешивания). Основные этапы этого алгоритма:
1)на цифровые входы ЦАП выдают двоичный код К с установленным в «1» только старшим разрядом (100...0). При этом на выходе ЦАП формируется напряжение:
и = и ЦАП max
и цап - 2 ,где ицап- напряжение, соответствующее коду
111.1.
2)анализируется состояние АК, если переключение не произошло (т. е. ивх<ицап), то «1» в старшем разряде сохраняется в результате преобразования, иначе не сохраняется.
3)аналогичным образом устанавливают в «1» следующий разряд ЦАП (более младший) и при этом сохраняют все подобранные «1» старших разрядов. Анализируют состояние АК. В случае его не переключения (Цвх<Ццап) «1» в подбираемом разряде результата оставляют, иначе в разряд результата записывают «0».
4)аналогичным образом осуществляют подбор, все оставшиеся разряды ЦАП вплоть до младшего подобранный таким образом код К и является двоичным эквивалентом Цвх.
Замечание: Число итераций для подбора кода К по методу последовательных приближений равно разрядности ЦАП N.
Временная диаграмма работы АЦП последовательных приближений: Пример 2. Фрагмент программы управления АЦП последовательных приближений:
Замечание: АЦП последовательного приближения также обладает низкой помехозащищенностью как и АЦП последовательного счета.
5.7.Понятия о АЦП с дельта-сигма-модуляцией
Данный тип АЦП подобен время-импульсному АЦП с двойным интегрированием.
Основной принцип работы его состоит в компенсации среднего входного тока АЦП с помощью внутреннего переключаемого источника тока I0 =const. Общая схема АЦП с дельта -сигма -модуляцией имеет вид:
Основной принцип работы состоит в компенсации входного тока IBX путем подключения источника тока I0. Ток I0 подключается на интервал времени At достаточный для разряда с интегратора и компенсации заряжающего тока !ВХ.
Число тактовых выходных импульсов ТИ подсчитанных за интервал времени At подключение I0 и определяет числовой код К соответствующий
Подсчет же импульсов осуществляют с помощью счетчика, который сбрасывается через строго заданный интервал времени Т. Преимущества АЦП с дельта -сигма -модуляцией:
-высокая помехозащищенность, т. к. интегрируется измеряемое входное напряжение UBX (IBX)
-высокая точность преобразования, позволяющая строить многоразрядный АЦП (16, 20, 24-битные)
-независимость точности преобразования от изменения параметров схемы АЦП (R, С,...)
Недостаток:
-невысокая скорость преобразования.
5.8.Устройство выборки хранения (УВХ)
УВХ предназначен для кратковременного сохранения измеряемого напряжения неизменным, например, на время его А-Ц преобразования.