Устройство автоопределения предела

Работа АЦП с времяимпульсным преобразованием основана на преобразование измеряемой величины в импульс пропорциональной длительности. Измеряя длительность полученного импульса можно судить об измеряемой величине. Рассмотрим упрощенную структурную схему данного типа АЦП (рис. 2)

На приведенной схеме: Ком I и Ком II -- компараторы, ГЛИН -- генератор линейно изменяющегося напряжения, ФВИ -- формирователь временных интервалов, ГСИ -- генератор счетных импульсов, УУ -- управляющее устройство, СС -- схема совпадения. На рис. 3 приведены временные диаграммы работы данного АЦП. УУ подает сигнал ГЛИН начать генерацию линейно изменяющегося напряжения. На первый компаратор подается измеряемая величина, один их входов второго компаратора заземлен. В момент времени, когда ЛИН становится меньше измеряемой величины, срабатывает первый компаратор, когда ЛИН становится меньше 0 срабатывает второй компаратор. На выходе ФВИ формируется сигнал, длительность которого пропорциональна изменению ЛИН в интервале . При отключении управляющего сигнала УУ происходит зарядка емкостей ГЛИН, что приводит к плавному изменению напряжения на его выходе и появлению еще одного сигнала на выходе ФВИ. СС пропускает счетные импульсы на счетчик импульсов только когда на него приходит отличный от нуля сигнал с ФВИ, т. е. когда сигнал с ФВИ и ГСИ отличны от нулевого значения одновременно.

Простейшая схема ГЛИН изображена на рис. 4. В исходном положении электронный ключ замкнут, а значит при ЛИН максимальному значению. В момент времени , электронный ключ разомкнут и моментальная величина ЛИН определяется выражением:

 (5)

Из временных графиков видно, что длительность импульса на выходе ФВИ

(6)

Как известно, число импульсов -- это целая часть от деления на ,

.

Приближенно можно считать, что

, (7)

где -- частота счетных импульсов. Подставив (6) в (7), получим:

(8)

В выражении (8) дробь характеризует чувствительность, ее можно записать как :

(9)

Как известно, в общем случае (случае линейной функции преобразования) абсолютная погрешность:

, (10)

где

возникает из-за нестабильности параметров чувствительности. Рассмотрим составляющие абсолютной погрешности.

Мультипликативная погрешность

Мультипликативная погрешность возникает из-за нестабильности чувствительности, которая зависит от пяти величин (выражение (9)). Как рассматривалось ранее, если функция преобразования имеет вид

, (11)

то ОСКО такого преобразователя:

, (12)

где , а .

Отсюда следует, что ОСКО чувствительности

, (13)

где

Аддитивная погрешность

Аддитивную погрешность можно представить в виде суммы

(14)

Погрешность дискретности имеет треугольный закон распределения, а значит СКО дискретности

Приведенная погрешность дискретности полностью определяется числом разрядов АЦП и равна.

(15)

В качестве погрешности помехи может быть погрешность синусоидальной помехи, которая изменяется в пределах . Погрешность компаратора возникает из-за отличия характеристик реального компаратора от характеристик идеального, а также по причине температурной нестабильности компаратора.

Таким образом, с учетом всех рассмотренных выше погрешностей погрешность АЦП с времяимпульсным преобразованием будет довольно высокой: (0,1 … 1)%.

Размещено на Allbest.ru