Короткі теоретичні відомості

Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) застосовуються у вимірювальних системах і вимірювально-обчислювальних комплексах для узгодження аналогових джерел вимірюваних сигналів з цифровими пристроями обробки і представлення результатів вимірювання.

Існують різні методи побудови АЦП. Вони відрізняються за складністю реалізації, завадостійкості, швидкодією.

У системах де основним критерієм є швидкодія, застосовують АЦП паралельного перетворення. Але АЦП цього типу досить складні в реалізації. Для n-розрядного АЦП необхідно компараторів і паралельний дільник напруги, який виробляє рівнів квантування.

Для реалізації систем з високою перешкодостійкістю застосовують інтегруючі АЦП. Такий АЦП складається з двох перетворювачів. Вимірювана напруга перетворюється на тривалість імпульсу, а потім тривалість імпульсу перетворюється в цифровий код.

Одним з найпоширеніших є АЦП, побудований на цифро-аналоговому (ЦАП) перетворювачі. Схема цього АЦП наведена на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема АЦП побудованого на ЦАП.

Код формується лічильником, при організації жорсткої логіки, або програмно, якщо АЦП працює у складі обчислювального комплексу. Вхідний код перетворюється в аналоговий сигнал за допомогою ЦАП. Напруга з виходу ЦАП надходить на один з входів компаратора. На другий вхід подається вимірюєма напруга . У момент, коли напруга ЦАП буде рівна вимірюваній, компаратор формує сигнал “Stop” який свідчить про закінчення циклу вимірювання.

При формуванні коду використовуються різні алгоритми. Найпростішим алгоритмом є порозрядне врівноваження. При такому підході код змінюється від мінімального, шляхом збільшення одиниці молодшого розряду до тих пір, поки напруга ЦАП не зрівняється з вимірюваною напругою. Недоліком порозрядного врівноваження є маленьке швидкодію.

Для скорочення часу перетворення застосовується метод половинних наближень. Урівноваження починається зі старшого розряду. У цьому розряді встановлюється одиниця і читається стан компаратора. Якщо напруга ЦАП більше вимірюваної то розряд скидається, а якщо менше, то розряд зберігає свій стан.

Далі таким же чином обробляється наступний розряд. Перетворення закінчується тоді, коли буде опрацьовано всі розряди.

У системах стеження, за будь-якими параметрами часто необхідно безперервно зчитувати стан датчика. Це забезпечується малим часом перетворення за рахунок застосування слідкуючого АЦП. Суть даного алгоритму полягає в тому, що спочатку код формується методом половинних наближень. А після порівняння з вимірюваною напругою АЦП відстежує зміну напруги. Якщо напруга зростає то код збільшується за розрядами до тих пір, поки напруга ЦАП не зрівняється з вимірюваною, і навпаки.

АЦП побудований на мікросхемах DА2 (десяти розрядний ЦАП) і DA1 компаратор з ТТЛ виходом. Молодша частина коду зберігається у порту А мікросхеми паралельного інтерфейсу 580ВВ55 (див. схему стенда), старша частина коду зберігається в розрядах 0-1 порту С. Стан компаратора можна прочитати на вводі порту Р1.7 однокристальної ЕОМ, про закінчення циклу перетворення також свідчить світіння світлодіода НL9. Вимірювана напруга знімається з дільника побудованого на резисторах Р.27, R28. Обертаючи ручку потенціометра Р.27 можна міняти вимірювану напругу.

Дата добавления: 2015-07-20