Аналого-цифровой преобразователь

Несмотря на все преимущества управляющих устройств на ос­нове ЦЭВМ, при их применении возникает проблема взаимодействия с технологическим процессом, т.к. в подавляющем большинстве слу­чаев параметры процессов - непрерывные величины: температура, давление, скорость перемещения и вращения, углы поворота и др., а ЦЭВМ может непосредственно обрабатывать лишь дискретные сигналы - цифровые коды.

Все параметры измеряются специальными устройствами - дат­чиками, которые преобразуют технологический параметр в пропор­циональный по величине электрический сигнал - напряжение или ток. Для того, чтобы ЭВМ могла воспринимать информацию от датчика, его сигнал должен быть преобразован в соответствующую дискрет­ную форму - цифровой код. Т.к. дискретный двоичный сигнал может принимать только два значения "О" и "1", то для того, чтобы ЭВМ могла воспринимать с необходимой точностью весь диапазон изме­нения параметра, его необходимо представлять совокупностью дис­кретных сигналов - многоразрядным цифровым кодом..Один разряд двоичного кода может принимать только два значения, два разряда в совокупности - 4 значения, 3 разряда - 8 значений, а N разрядов -2^N значений (рис. 3.17).

Например, если технологический параметр может изменяться в пределах от P_min=20 до Р_mах=130 единиц, а допустимая погрешность измерения не должна превышать Р=0,5 единицы, то требование точ­ности измерения будет удовлетворяться, если для любого фактичес­кого значения параметра брать ближайшее к нему значение цифро­вого кода из множества 20;20,5;21;21,5;...130. Таких значений будет К, где

Рис. 3.17. n - разрядный аналого-цифровой преобразователь

Т.о., число разрядов цифрового кода N должно быть таким, что­бы иметь возможность представлять не менее 220 различных ком­бинаций. Число разрядов кода найдем из соотношения:

Устройство, преобразующее аналоговый (непрерывный) сиг­нал в цифровой код называется АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕ­ОБРАЗОВАТЕЛЬ (АЦП); схематично АЦП может быть изобра­жен (см. рис. 317.).

Если входной сигнал АЦП плавно увеличивать, то выходной цифровой код будет меняться дискретно с шагом 1 (рис. 3.18).

Число ступенек преобразования будет зависеть от числа раз­рядов N.

Важнейшей характеристикой АЦП является РАЗРЕШАЮ­ЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Dp

где U_max - полная шкала АЦП (диапазон изменения входного сигнала).

Приведенная формула верна только в идеальном случае, когда шаг преобразования будет одинаков во всем диапазоне изменений входного сигнала. Реально, из-за неточности изготовления элемен­тов АЦП, шаг преобразования меняется по диапазону, т.е. характе­ристика превбразования приобретает нелинейность.

Рис. 3.18. характеристика преобразования 3-рядного АЦП

Важными параметрами АЦП является точность и быстродей­ствие. Точность оценивается абсолютной погрешностью Da. В иде­альном случае

Быстродействие АЦП характеризуется временем от момента изменения входного сигнала до появления на выходе установивше­гося кода.

Дата добавления: 2017-02-01