Лекция 16 Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразования презентация

Содержание


Презентации» Логистика» Лекция 16 Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразования
Лекция 16
 Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразованияВ основу цифровых вольтметров уравновешивающего преобразования положен компенсационный метод измерения. ВРабота вольтметра осуществляется по тактам, задаваемым генератором тактовых импульсов ГТИ
 РаботаЦифровой код Nx пропорционален Ux:
 	Цифровой код Nx пропорционален Ux:
 
Другие составляющие погрешности ЦВ:
 Другие составляющие погрешности ЦВ:
 погрешность δUк формированияЗначительную долю в общую погрешность вносит цифроаналоговый преобразователь, на выходе которогоВыходное напряжение Uк :
 Выходное напряжение Uк :
 							 	
 	гдеПроводимость gAB  связана с цифровым кодом следующим выражением:
 Проводимость gABСледовательно, выходное напряжение прямо пропорционально входному коду:
 Следовательно, выходное напряжение прямоДля представления одного десятичного разряда необходимы 4 проводимости и соответственно 4Используемые в цифровых вольтметрах ЦАП являются многоразрядными. В этом случае значенияПогрешность формирования Uк имеет следующие составляющие:
 Погрешность формирования Uк имеет следующиеЦВ, построенный по принципу уравновешивания единичными ступенями, имеет сравнительно невысокое быстродействие,Пример
 Пример
 		Частота тактового генератора составляет 10 МГц, т.е. длительность тактаПриборы подобного типа имеют преимущества, если они работают в одноканальной информационно-измерительнойВ литературе такие вольтметры получили также названия «ЦВ последовательного приближения», «кодо-импульсныеУстройство управления осуществляет последовательный перебор ступеней компенсирующего напряжения сначала старшего разряда,Сравним быстродействие ЦВ с поразрядным уравновешиванием и ЦВ с уравновешиванием единичнымиК преимуществам ЦВ поразрядного уравновешивания относятся:
 К преимуществам ЦВ поразрядного уравновешивания



Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Лекция 16 Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразования


Слайд 2
Описание слайда:
В основу цифровых вольтметров уравновешивающего преобразования положен компенсационный метод измерения. В данных ЦВ измеряемое напряжение Uх уравновешивается компенсирующим напряжением Uк , формируемом с высокой точностью. Uк может изменяться как единичными ступенями, равными шагу квантования, так и неравномерными ступенями, начиная с крупных и заканчивая минимальной по размеру ступенью, равной шагу квантования. Погрешность ЦВ при этом становится соизмеримой с погрешностью меры напряжения В основу цифровых вольтметров уравновешивающего преобразования положен компенсационный метод измерения. В данных ЦВ измеряемое напряжение Uх уравновешивается компенсирующим напряжением Uк , формируемом с высокой точностью. Uк может изменяться как единичными ступенями, равными шагу квантования, так и неравномерными ступенями, начиная с крупных и заканчивая минимальной по размеру ступенью, равной шагу квантования. Погрешность ЦВ при этом становится соизмеримой с погрешностью меры напряжения

Слайд 3
Описание слайда:

Слайд 4
Описание слайда:
Работа вольтметра осуществляется по тактам, задаваемым генератором тактовых импульсов ГТИ Работа вольтметра осуществляется по тактам, задаваемым генератором тактовых импульсов ГТИ

Слайд 5
Описание слайда:
Цифровой код Nx пропорционален Ux: Цифровой код Nx пропорционален Ux: Погрешность квантования лежит в диапазоне от 0 до q и может составлять тысячные доли процента. Например, в вольтметре с пределом измерений 1,9999В, погрешность квантования в относительном виде составляет: Данная погрешность уменьшается с увеличением числа разрядов.

Слайд 6
Описание слайда:
Другие составляющие погрешности ЦВ: Другие составляющие погрешности ЦВ: погрешность δUк формирования компенсирующего напряжения, обусловленная неодинаковостью и нестабильностью ступеней напряжения; погрешность δнч , обусловленная порогом чувствительности сравнивающего устройства. В целом погрешность вольтметра: δ = δкв + δUк + δнч .

Слайд 7
Описание слайда:
Значительную долю в общую погрешность вносит цифроаналоговый преобразователь, на выходе которого образуется компенсирующее напряжение. Значительную долю в общую погрешность вносит цифроаналоговый преобразователь, на выходе которого образуется компенсирующее напряжение. Цифроаналоговый преобразователь включает в себя источник опорного напряжения Е0 , резистивный делитель напряжения ( с проводимостями g1 - gn ) и набор аналоговых ключей, управляемых сигналами цифрового кода

Слайд 8
Описание слайда:

Слайд 9
Описание слайда:

Слайд 10
Описание слайда:
Выходное напряжение Uк : Выходное напряжение Uк : где I – ток в контуре, равный Тогда где G – суммарная проводимость всех резисторов делителя

Слайд 11
Описание слайда:
Проводимость gAB связана с цифровым кодом следующим выражением: Проводимость gAB связана с цифровым кодом следующим выражением: где g0 – минимальная проводимость; - весовой коэффициент разряда, а сумма произведений представляет собой цифровой код Nх .

Слайд 12
Описание слайда:
Следовательно, выходное напряжение прямо пропорционально входному коду: Следовательно, выходное напряжение прямо пропорционально входному коду: .

Слайд 13
Описание слайда:

Слайд 14
Описание слайда:
Для представления одного десятичного разряда необходимы 4 проводимости и соответственно 4 ключа. Пусть проводимости будут равны: Для представления одного десятичного разряда необходимы 4 проводимости и соответственно 4 ключа. Пусть проводимости будут равны: g1 = g0 , g2 = 2 g0 , g3 = 4g0 , g4 = 2g0. При этом используется цифровой код с весами разрядов 2-4-2-1. Сумма проводимостей составляет 9g0 . Для того, чтобы выходное напряжение менялось ступенями, равными 0,1E0 , включается дополнительно еще одна некоммутируемая проводимость g0 .

Слайд 15
Описание слайда:

Слайд 16
Описание слайда:
Используемые в цифровых вольтметрах ЦАП являются многоразрядными. В этом случае значения проводимостей последнего разряда отличается от проводимостей предыдущего разряда в 10 раз. Минимальная ступень Uк = q обычно составляет 10 мкВ. Используемые в цифровых вольтметрах ЦАП являются многоразрядными. В этом случае значения проводимостей последнего разряда отличается от проводимостей предыдущего разряда в 10 раз. Минимальная ступень Uк = q обычно составляет 10 мкВ.

Слайд 17
Описание слайда:
Погрешность формирования Uк имеет следующие составляющие: Погрешность формирования Uк имеет следующие составляющие: погрешность из-за неточности задания и нестабильности Е0 ; погрешность резистивного делителя; погрешность за счет остаточных параметров аналоговых ключей. В настоящее время суммарная погрешность доведена до очень малых значений, порядка 0,001%

Слайд 18
Описание слайда:
ЦВ, построенный по принципу уравновешивания единичными ступенями, имеет сравнительно невысокое быстродействие, даже при достаточно высокой тактовой частоте. ЦВ, построенный по принципу уравновешивания единичными ступенями, имеет сравнительно невысокое быстродействие, даже при достаточно высокой тактовой частоте.

Слайд 19
Описание слайда:
Пример Пример Частота тактового генератора составляет 10 МГц, т.е. длительность такта Т=0,1 мкс, число десятичных разрядов – 4. Так как время уравновешивания зависит от Ux, то, очевидно, максимальное число тактов, необходимых для уравновешивания, потребуется, если Ux=Um, где Um – предел измерений. В нашем случае Nxm=9999. Для отработки 9999 тактов потребуется время: Тизм = 99990,1мкс = 999,9мкс ≈ 1млс. Таким образом, быстродействие С вольтметра составит:

Слайд 20
Описание слайда:
Приборы подобного типа имеют преимущества, если они работают в одноканальной информационно-измерительной системе, осуществляя слежение за быстроизменяющейся величиной. Приборы подобного типа имеют преимущества, если они работают в одноканальной информационно-измерительной системе, осуществляя слежение за быстроизменяющейся величиной. Более широкое применение в практике измерений находят цифровые вольтметры и аналого-цифровые преобразователи с порязрядным уравновешиванием, в которых быстродействие может быть значительно выше, чем у рассмотренных ЦВ с уравновешиванием единичными ступенями.

Слайд 21
Описание слайда:
В литературе такие вольтметры получили также названия «ЦВ последовательного приближения», «кодо-импульсные ЦВ», «ЦВ сравнения и вычитания». Отличительной чертой этих вольтметров является то, что формирование компенсирующего напряжения происходит неравномерными ступенями по жесткому алгоритму от старшего разряда к младшему В литературе такие вольтметры получили также названия «ЦВ последовательного приближения», «кодо-импульсные ЦВ», «ЦВ сравнения и вычитания». Отличительной чертой этих вольтметров является то, что формирование компенсирующего напряжения происходит неравномерными ступенями по жесткому алгоритму от старшего разряда к младшему

Слайд 22
Описание слайда:

Слайд 23
Описание слайда:
Устройство управления осуществляет последовательный перебор ступеней компенсирующего напряжения сначала старшего разряда, а затем младшего. При этом, если вводимая ступень приводит к тому, что Uк становится больше Uх , т.е. Uх – Uк < 0, то срабатывает сравнивающее устройство, которое воздействует на устройство управления, и данная ступень в следующем такте выключается. Если же Устройство управления осуществляет последовательный перебор ступеней компенсирующего напряжения сначала старшего разряда, а затем младшего. При этом, если вводимая ступень приводит к тому, что Uк становится больше Uх , т.е. Uх – Uк < 0, то срабатывает сравнивающее устройство, которое воздействует на устройство управления, и данная ступень в следующем такте выключается. Если же Uх –Uк 0, то сигнал на выходе сравнивающего устройства не появится и вводимая ступень остается включенной

Слайд 24
Описание слайда:

Слайд 25
Описание слайда:
Сравним быстродействие ЦВ с поразрядным уравновешиванием и ЦВ с уравновешиванием единичными ступенями. Сравним быстродействие ЦВ с поразрядным уравновешиванием и ЦВ с уравновешиванием единичными ступенями. Если ЦВ содержит 4 десятичных разряда, то его пределу измерения будет соответствовать цифровое код значение 9999. Для формирования одного разряда требуется 4 такта. Таким образом общее количество тактов составляет: р= 4х4 такта = 16 тактов независимо от значения Uх . Это означает, что при прочих равных условиях выигрыш в быстродействии составит: .

Слайд 26
Описание слайда:
К преимуществам ЦВ поразрядного уравновешивания относятся: К преимуществам ЦВ поразрядного уравновешивания относятся: высокая точность; высокое быстродействие. Недостаток: данные вольтметры не защищены от влияния помех, в силу чего их диапазон измерений уже, чем у интегрирующих цифровых вольтметров, что следует из сравнения единицы младшего разряда: 10 мкВ у первых и 0,1 мкВ у вторых.

Слайд 27
Описание слайда:

Слайд 28
Описание слайда:

Слайд 29
Описание слайда:

Слайд 30
Описание слайда:

Слайд 31
Описание слайда:

Слайд 32
Описание слайда:

Слайд 33
Описание слайда:

Слайд 34
Описание слайда:

Слайд 35
Описание слайда:

Слайд 36
Описание слайда:


Скачать презентацию на тему Лекция 16 Цифровые вольтметры уравновешивающего преобразования можно ниже:

Похожие презентации