Вторичные измерительные преобразователи и АЦП

Тема реферата по дисциплине «Информационные измерительные средства» - «Вторичные измерительные преобразователи и АЦП».
Применение и развитие измерительной техники всегда было обусловлено потребностями производства, торговли и других сфер человеческой деятельности. Контрольно-изме¬рительные операции давно стали неотъемлемой частью тех¬нологических процессов и в значительной степени опреде¬ляют качество выпускаемой продукции. Прогресс измери-тельной техники неразрывно связан с научно-техническим прогрессом. Новые научные и технические задачи приводят и к новым измерительным задачам, для решения которых нужны новые средства измерений (СИ), а новые научные и технические результаты влияют на уровень измерительной техники:
- повышается точность измерений, и расширяются диа¬пазоны измерения;
- растет номенклатура измеряемых величин;
- увеличивается производительность измерительных операций, и за счет их автоматизации уменьшается влияние человеческого фактора;
- возрастает число выполняемых функций.
Информационные измерительные системы (ИИС) являются одним из наиболее ярких примеров этой взаимосвязи. Появление ИИС обусловлено в первую очередь конкретными задачами производства и научных исследова¬ний, требующих получения, обработки, отображения и хра¬нения больших объемов измерительной информации.
ИИС являются симбиозом аппаратных средств и алго¬ритмов обработки измерительной информации.
 

Использование специализированных микросхем приво¬дит к существенному удешевлению и упрощению конструк¬ции, поскольку в этом случае ВИП содержит одну специали¬зированную микросхему и несколько дискретных элементов (резисторов, конденсаторов, дросселей), используемых для за¬дания частоты, масштабных коэффициентов и т. п. При этом повышаются практически все технические показатели: точ¬ность, стабильность, надежность и др.
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП), независимо от области их применения, характеризуются следующими основными показателями:
- число разрядов выдаваемого кода п;
- диапазон преобразуемых напряжений Uv;
- цена младшего разряда σU;
- время преобразования tпр.
Очевидно, что первые три показателя взаимосвязаны: Uv = 2nσU.
К АЦП как к части измерительного канала предъявляет¬ся особое требование — стабильность цены младшего разря¬да во всем диапазоне преобразуемых напряжений, посколь¬ку она непосредственно влияет на погрешность измерений.
Выше мы уже касались аналого-цифрового преобразова¬ния, осуществляемого во вторичных преобразователях, ис¬пользующих счетчики импульсов. Однако наибольшее приме¬нение находят серийно выпускаемые интегральные АЦП — одни из наиболее часто используемых универсальных элек¬тронных компонентов. В этих АЦП используются в основ¬ном три способа преобразования.
1) Преобразование напряжения в частоту с последую¬щим измерением частоты.
2) Двойное интегрирование, при котором выходное напря¬жение интегратора возрастает линейно, со скоростью, пропор¬циональной преобразуемому сигналу, с измерением времени нарастания от нулевого до заданного фиксированного уров¬ня. Время нарастания определяется путем подсчета числа импульсов.
3) Метод последовательного приближения или поразряд¬ного уравновешивания, при котором число в выходном реги¬стре, начиная со старшего разряда, увеличивается на еди¬ницу или остается нулевым в зависимости от результатов сравнения входного напряжения и напряжения на выходе цифро-аналогового...