Джерела завад.

2.

3. Виміри є одним з основних засобів пізнання природи, її явищ і законів.

Особливо важливу роль грають електричні вимірювання, бо теоретична і прикладна електротехніка має справу з різними електричними й магнітними величинами і явищами, які не сприймаються безпосередньо органами чуття. Тому виявлення присутності цих величин, кількісне їх, а так само вивчення електричних і магнітних явищ можливо тільки за допомогою електровимірювальних приладів.

Швидко розвивається областю вимірювальної техніки є вимірювання електричних величин електричними приладами і методами. Це пояснюється можливістю безперервного вимірювання і записом його результатів на відстані, високою точністю, чутливістю і іншими позитивними властивостями електричних методів і приладів вимірювання. У сучасному виробництві дотримання будь-якого технологічного процесу і автоматизація управління забезпечуються застосуванням вимірювальної техніки і тісно пов'язаної з нею автоматики.

Таким чином, електричні вимірювання забезпечують раціональне ведення будь-яких технологічних процесів, безперебійну роботу електроустановок і т.п., а отже, поліпшують техніко-економічні показники роботи підприємства. Вимі́ рювання — пізнавальний процес визначення числового значення вимірюваної величини, а також дія, спрямована на знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом, порівнюючи її з одиницею вимірювання за допомогою засобів вимірювальної техніки.

Числове значення вимірюваної величини — число, яке виражає відношення між двома величинами однакової природи — вимірюваною й умовною одиницею вимірювання.

Згідно із Законом України «Про метрологію та метрологічну діяльність» та ДСТУ 2681-94:

Вимірювання — відображення фізичних величин їх значеннями за допомогою експерименту та обчислень із застосуванням спеціальних технічних засобів[1][2].

У цьому визначенні закладені наступні головні ознаки поняття «вимірювання»:

вимірювати можна властивості реально існуючих об'єктів пізнання — фізичні величини;

вимірювання вимагає проведення дослідів, тобто теоретичні міркування чи розрахунки не замінять експеримент;

результатом вимірювання є фізична величина, відбиває значення вимірюваної величини.

4.Метрологічні характеристики — це характеристики властивостей засобу вимірювань, які нормуються для визначення результату вимірювання і його похибок^[1]. Для кожного типу засобу вимірювань встановлюють свої метрологічні характеристики.

Характеристики, що встановлюються нормативно-технічними документами, називаються нормованими метрологічними характеристиками, а ті, що визначаються експериментально — дійсними метрологічними характеристиками.

До основних метрологічних характеристик відносяться:

· градуювальна характеристика;

· похибка засобу вимірювань;

· чутливість;

· ціна поділки шкали;

· поріг чутливості;

· діапазон вимірювань;

· варіація показів;

· варіація вихідного сигналу;

· динамічні характеристики (перехідна та імпульсна перехідна функції, амплітудні і фазові характеристики, передавальна функція)

та ін.

До нормованих метрологічних характеристик включають ті, що відображають реальні властивості засобу вимірювання і перелік цих характеристик повинен бути достатнім для оцінки інструментальної складової похибки вимірювань в умовах застосування засобу вимірювань.

Загальний перелік нормованих метрологічних характеристик засобу вимірювань, форми їх подання та методи нормування визначаються стандартами. В перелік можуть входити:

· межі вимірювань, межі шкали;

· ціна поділки аналогових засобів;

· вихідний код, число розрядів коду, номінальна ціна найменшого розряду для цифрових засобів;

· градуювальна характеристика;

· похибка;

· варіація показів приладу або вихідного сигналу перетворювача;

· повний вхідний опір вимірювального пристрою, вимірювального перетворювача;

та ін.

5.Які документи входять до експлуатаційних документів

Експлуатаці́ йна документа́ ція — вид конструкторських документів, які окремо або у сукупності з іншими документами визначають правила експлуатації виробу і (або) відображають відомості котрі, засвідчують гарантовані виробником значення основних параметрів і характеристик (властивостей) виробу, гарантії і дані по його експлуатації протягом встановленого терміну служби.

· Настанова щодо експлуатування

· Інструкція з монтажу, пуску, регулювання і обкатки виробу

· Формуляр

· Паспорт

· Етикетка

· Каталог деталей і складальних одиниць

· Норми витрати запасних частин

· Норми витрати матеріалів

· Відомість ЗІП

· Навчально-технічні плакати

· Навчально-технічні плакати

· Відомість експлуатаційних документів

6.Забезпечення надійності ЗВ

Основні показники:

· Ймовірність безвідмовної роботи протягом певного проміжку часу(міжповірочний інтервал(МПІ))

-перший МПІ, -допустима ймовірність безвідмовної роботи(), де -допустима вірогідність відмови.

=0, 85-0, 99

· Інтенсивність відмов()

· Напрацювання на відмову

τ -напрацювання, тобто час справної роботи між (і-1) і і-ми відмовами,

-кількість прихованих відмов для даного ЗВ

7.

8.

9.

10. Яким чином забезпечується вчасне виконання ДКР

3 метою забезпечення вчасного виконання етапів ДКР, а також контролю за виконанням робіт та складанням звітних матеріалів головний виконавець, за необхідності, розробляє і затверджує план сумісних робіт (календарний план) із виконавцями складових частин, плані визначають послідовність та терміни розроблення документації, виготовлення і проведення випробувань дослідних зразків, виконавців, номенклатуру і терміни оформлення звітних документів за етапами, необхідність та терміни проведення експертизи КД, терміни приймання окремих етапів та роботи в цілому.

Типові стадії та етапи виконання робіт: технічна пропозиція, ескізний проект, технічний проект, робоча конструкторська документація дослідного зразка (дослідної партії) виробу, призначеного для серійного (масового) чи поодинокого виробництва.

11.

12.

13.

14.

15.

16, Зміни до ТЗ вносять у випадках:

- уточнення замовником раніше затвердженого ТЗ;

- уточнення виконавцем вимог до ДКР за результатами виконання її етапів.

Зміни в затверджене ТЗ вносять доповненням, яке погоджують і затверджують за тим жепорядком, що й основний документ. Дозволено зміни до ТЗ погоджувати тільки з тими організаціям, докомпетенції яких воно відноситься.

17, Розбіжності, які виникають під час вирішення технічних питань у взаємовідносинах міжзамовником, виконавцем ДКР і виробником, розглядають і вирішують на погоджувальних нарадахучасників ДКР.

18.

19. Підтвердження відповідності розробленої КД і ТД вихідним вимогам проводять на досліднихзразках (дослідних партіях) продукції ДКР, виготовлення яких здійснюють на відповідях стадіях.

20.

21.

22.

23. У підрозділі «Вимоги призначення» наводять:

- технічні характеристики (параметри), які забезпечують виконання продукцією своїх функцій, атакож норми і кількісні показники, які визначають ефективність продукції;

- порядок і спосіб взаємодії з об'єктами, які сполучають із продукцією, параметри впливу (сигнали), які діють на продукцію;

- імовірнісно-часові та інші характеристики і показники (час готовності до використання, безперервної або циклічної роботи тощо).

24. У підрозділі «Вимоги життєздатності та стійкості до зовнішніх впливів і чинників» наводять:

- кліматичні чинники, до яких продукція мас бути стійкою і життєздатною;

- механічні та хімічні впливи, до яких продукція має бути стійкою і міцною;

- інші чинники, до яких продукція повинна бути стійкою.

25. У підрозділі «Вимоги до конструкції» виробу наводять:

- основні конструкційні вимоги до продукції і її складових частин, габаритні і приєднувальні розміри;

- спосіб кріплення;

- засоби регулювання і органи настроювання;

- вид виконання (блочний, моноблочний);

- масу виробу і обмеження щодо маси складових частин;

- використання базових конструкцій та виробів;

- вимоги до конструкційної пристосованості продукції до консервації.

26, У підрозділі «Вимоги щодо метрологічного забезпечення виробництва і експлуатації»продукції наводять:

- вимоги до метрологічного забезпечення вимірювань та контролю параметрів продукції;

- обгрунтування вимог до проведення метрологічної експертизи технічної документації, державнихприймальних випробувань або метрологічної атестації засобів вимірювальної техніки, за необхідності;

- обгрунтування необхідності розроблення засобів повірки (калібрування), атестації випробного обладнання, розроблення методик виконання вимірювань та проведення їх атестації.

27, У підрозділі «Вимоги до експлуатації, зручності технічного обслуговування та ремонту»

виробу наводять вимоги щодо:

- умов експпуатації (робочих та граничних);

- експпуатаційних та чергових режимів,

- необхідних запобіжних заходів щодо несанкціонованого застосування;

- системи засобів експлуатаційного контролю;

- видів періодичності, обсягу технічного обслуговування та ремонту (календарний, за ресурсом, затехнічним станом тощо);

- зручності складання і розбирання виробу під час технічного обспуговування і ремонту;

- доступності до окремих складових частин виробу під час обслуговування і ремонту без монтажуінших складових частин;

- складу інструменту і приладдя для проведення технічного обслуговування і ремонту;

- видів комплектів запасних частин та інструменту.

28. У підрозділі «Вимоги до транспортування і зберігання» наводять:

- види транспорту (повітряний, залізничний, морський, автомобільний), якими дозволено транспортуватиу подальшому продукцію;

- параметри транспортування (допустима швидкість, дальність, атмосферний тиск тощо);

- кліматичні умови під час транспортування;

- умови зберігання продукції, що забезпечують її збереженість, температурний режим зберігання, терміни і порядок переконсервації продукції, за необхідності

29.

30. Склад приймальної комісії ДКР

До складу приймальної комісії входять представники замовника, основного споживча, виконавця ДКР, представники підприємства-виробника, а також інших зацікавлених організацій за пропозицією замовника та головного виконавця.

Головою комісії призначають представника замовника, а за його відсутності — основного споживача продукції.

31.

32. Реєстрацію та облік ДКР виконують відповідно до правил державної реєстрації та облікунауково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт і дисертацій, визначених органом державноїреєстрації, поданням до нього РК, ОК та заключного звіту.

По одному примірнику РК, ОК та зареєстрованого звіту передають на зберігання замовникута виконавцю ДКР.Звіт про патентні дослідження, якщо вони проводилися, долучають до комплекту звітнихдокументів.

Рішення щодо необхідності реєстрації ініціативної ДКР приймає її виконавець.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39. Замовник НДР виконує такі основні роботи:

- ініціює проведення НДР стосовно визначеної проблеми і подає рекомендовану форму заявки виконанняНДР (додаток А) або встановлює власну форму заявки;

- видає вихідні вимоги щодо розроблення ТЗ на НДР;

- організує, за потреби, експертизу заявок на виконання НДР, розглядає результати експертизи визначаєголовного виконавця НДР;

- за поданням виконавця НДР розглядає і затверджує ТЗ та присвоює НДР шифр;

- приймає рішення щодо укладання договору і укладає договір на виконання НДР із головним виконавцем;

- організує супровід і контроль за виконанням НДР на всіх її етапах;

- приймає окремі етапи робіт та завершену роботу в цілому, а також рішення щодо подальшоговикористання результатів НДР, спецустатковання, залишків матеріалів та інших матеріальних цінностей, щопридбані згідно з договором за кошти замовника;

- визначає перелік відомостей, що підлягають охороні, а також об'єкти інтелектуальної власті та вимоги доздійснення заходів щодо їх захисту,

- організує впровадження результатів НДР.

40.

41.

42. У загальному випадку ТЗ на НДР містить такі розділи:

- підстава для виконання роботи;

- мета і призначення НДР;

- вихідні дані для проведення НДР;

- виконавці НДР;

- вимоги до виконання НДР;

- етапи НДР і терміни їх виконання;

- очікувані результати та порядок реалізації НДР;

- матеріали, які подають під час закінчення НДР та її етапів;

- порядок приймання НДР та її етапів;

- вимоги до розроблення документації;

- вимоги щодо технічного захисту інформації з обмеженим доступом (за необхідності);

- додатки.

Залежно від специфіки НДР дозволено уточнювати зміст розділів, об'єднувати окремі розділи вводити нові.

43. Головний виконавець (виконавець) НДР виконує такі роботи:

- подає заявку на виконання НДР;

- за дорученням і на підставі вихідних вимог замовника розробляє ТЗ на НДР, узгоджує ТЗ із зацікавленимиорганізаціями і подає на затвердження замовнику;

- разом із виконавцями складових частин НДР визначає зміст ТЗ на складові частини і виконує щодо нихфункції замовника;

- готує і подає замовнику матеріали для укладання договору на виконання НДР;

- укладає договори на виконання складових частин НДР з їх виконавцями;

- складає і затверджує план виконання сумісних робіт із виконавцями складових частин;

- координує роботу виконавців складових частин НДР;

- виконує НДР відповідно до завдань і термінів, що встановлені ТЗ і договором із замовником,

- виконує необхідний аналіз науково-технічної та нормативної документації стосовно теми НДР і розглядаєможливі напрями досліджень;

- визначає методи досліджень;

- виконує теоретичні дослідження, розрахунки, математичне моделювання і патентні дослідження,

- створює, за необхідності, моделі, макети або експериментальні зразки майбутніх виробів та проводитьекспериментальні роботи;

- порівнює результати експериментальних робіт із результатами теоретичних досліджень;

- визначає перспективність подальшого проведення досліджень та надає рекомендації щодо застосуваннярезультатів НДР;

- розробляє, за необхідності, інструкцію з технічного захисту інформації з обмеженим доступом,

- оформляє патентний захист можливих об'єктів інтелектуальної власності і розробляє заходи щодозбереження НОУ-ХАУ;

- приймає окремі етапи робіт у виконавців складових частин НДР та роботу в цілому;

- складає звітну документацію;

- несе відповідальність перед замовником за науковий рівень НДР, за надані рекомендації, терміни та якістьвиконаних робіт;

- подає пропозиції щодо складу приймальної комісії та здає роботу замовнику;

- готує та подає до органу державної реєстрації реєстраційну та облікову картки НДР та заключний звіт дляреєстрації.

і додатково може виконувати:

- за дорученням головного виконавця розробляє та подає йому на затвердження ТЗ на складову частинуНДР;

- проводить роботу відповідно до затвердженого головним виконавцем ТЗ;

- звітує перед головним виконавцем згідно з умовами договору.

44.

45.

46.

47. Оформлення підписів на ТЗ виконують згідно стандарту ДСТУ 3973-2000. Перелік установ і організацій, керівники яких підписують ТЗ на НДР, у кожному певному випадкувизначають замовник та головний виконавець, а на складові частини — головний виконавець та виконавціскладових частин НДР.

Перелік установ і організацій, із керівниками яких погоджують ТЗ на складові частини НДР, визначаєголовний виконавець.

У загальному випадку ТЗ на НДР підписують:

- керівник установи, організації — головного виконавця НДР — на титульному аркуші праворуч, нижче назвиНДР;

- науковий керівник НДР — на останньому аркуші;

- керівники підрозділів стандартизації і метрології, якщо це встановлено замовником, — на останньомуаркуші.

Погодження ТЗ на НДР у загальному випадку оформляють підписами під грифом ПОГОДЖЕНО:

- головного споживача — на титульному аркуші в лівому верхньому кутку вище назви НДР;

- керівників установ, організацій — виконавців складових частин НДР (за вимогою замовника) — наостанньому аркуші;

- керівника установи, організації — розробника ТЗ, якщо він не е головним виконавцем НДР, — наостанньому аркуші;

- керівника головной організації за темой НДР і керівників інших організацій, за вимогою замовника, — натитульному аркуші ліворуч ниже назви НДР.

Дозволено погодження ТЗ окремим документом (листом, протоколом), на який роблятьпосилання под грифом ПОГОДЖЕНО. Підписи на титульному аркуші, за винятком підпису замовника, розташовують ліворуч, нижче назви НДР, ізперенесенням на наступний аркуш, якщо вони не вміщуються на титульному аркуші.

Затверджує ТЗ на НДР замовник своїм підписом під грифом ЗАТВЕРДЖЕНО на титульному аркуші вправому верхньому кутку, вище назви роботи.

ТЗ на складові частини НДР затверджує так само головний виконавець НДР.Кількість організацій, що підписують та погоджують ТЗ, може змінюватися залежноспецифіки НДР. Термін підписання, погодження і затвердження ТЗ у цілому не повинен перевищувати одного місяця, а ТЗ на складову частину — 10 днів.

Розбіжності, що виникають під час погодження та затвердження ТЗ, вирішують замовникрозробник ТЗ на погоджувальних нарадах.

48.

49.

50. Передача даних може бути аналоговою чи цифровою (потік двійкових сигналів), а також модульованою за допомогою аналогової модуляції, або за допомогою цифрового кодування.

Послідовна і паралельна передача

Послідовна передача — це послідовна передача елементів сигналу, який є символами чи іншими об'єктами даних. Цифрова послідовна передача — це послідовне відправлення бітів одним дротом, частотою чи оптичним шляхом. Так як це вимагає меншої обробки сигналу, і менша ймовірність помилки, ніж при паралельній передачі, то швидкість передачі даних по кожному окремому шляху може бути більша. Цей механізм може використовуватися на більш далеких відстанях, бо може легко передаватися контрольна цифра або біт парності.

Паралельною передачею називається одночасна передача елементів сигналу одного символу або іншого об'єкта даних. У цифровому зв'язку паралельною передачею називається одночасна передача відповідних елементів сигналу по двох або більшій кількості шляхів. Використовуючи безліч електричних дротів можна передавати кілька біт одночасно, що дозволяє досягти більш високих швидкостей передачі, ніж при послідовній передачі.

64. Вита пара-симетрична лініяпередачі, яка складається з двохзвитих між собоюпровідників(плюсімінус). Сигнали, якіпоширюютьсяпо цих проводахвіддзеркаленням одне одного, однаковіз точністю до навпаки.
Наобидва дротисиметричної лініїзаваданаводитьсяоднаково, втой час яккорисний сигналвцихпроводахперевернути один відносно одного(один позитивний, інший негативний). Таким чином по витій парівіднімають зпозитивногосигналунегативний.Івиходить, щокорисний сигналподвоюється, аперешкодаперетворюєтьсявнуль.

65.

66.Паразитні ефекти та втрати в конденсаторі

Паразитними ефектами конденсатора: струм витоку, еквівалентний послідовний опір, еквівалентна послідовна індуктивність і діелектрична абсорбція.

Втрати енергії в конденсаторі визначаються втратами у діелектрику та обкладках. При протіканні змінного струму через конденсатор, вектори напруги і струму зміщені на кут π /2-δ (δ — кут діелектричних втрат). При відсутності втрат δ = 0. Тангенс кута діелектричних втрат визначається відношенням активної потужності Р_a до реактивної Р_р при синусоїдальній напрузі визначеної частоти. Значення тангенса кута втрат у керамічних високочастотних, слюдяних, полістирольних та фторопластових конденсаторів знаходяться у межах (10…15)·10^{− 4}, полікарбонатних (15…25)·10-4, керамічних низькочастотних 0, 035, окисних 0, 05…0, 35, поліетилентерефталевих 0, 01…0, 012. Величина, зворотна tg δ, називається добротністю конденсатора.

67.Усунення недоліків пасивних елементів-конденсаторів

Один з можливих способів зниження впливу паразитної ємності - використання екрана Фарадея. Екран Фарадея являє собою звичайний заземлений провідник, розташований між джерелом впливу і контуром, який необхідно екранувати. Нижче зображена еквівалентна схема, на якій показано як джерело високочастотного шуму VN через паразитну ємність С впливає на загальний імпеданс ланцюга Z1. Якщо можливості по управлінню джерелом шуму VN або розташуванням ланцюга Z1 обмежені або відсутні взагалі, введення екрана Фарадея буде найкращим рішенням.

V_coupled = V_N * (Z₁/Z₁ + Z₂)

68.

69.

70. Електричні характеристики друкованої плати.

При конструюванні друкованих плат розраховується:

• діаметр контактних площадок,

• ширина друкованого провідника,

• мінімальна відстань між елементами малюнка,

• мінімальна відстань від краю контактної площадки до краю монтажного отвору цього майданчика,

• паразитна ємність,

• паразитна індуктивність,

• опір ізоляції між друкованими провідниками,

• потужність втрат.

71.Вхідні кола ЗВ

74.Визначення вимірюваної величини методом відношення

Метод зіставлення — це метод порівняння з мірою, коли вимірювана і відтворена мірою величини одночасно діють на пристрій порівняння. Значення шуканої величини визначається після досягнення рівноваги (наприклад, визначення маси на вазі важільного типу, як суми мас гир, що її зрівноважують).

Метод одного збігу полягає у тому, що збігання між вимірюваною величиною і величиною відтвореною мірою визначається за збігом міток шкал або періодичних сигналів. Цей метод використовують при вимірюванні точних сигналів часу, частоти обертання з використанням стробоскопа, розмірів штангенциркулем тощо.

Метод подвійного збігу полягає в одноразовому порівнянні n зістикованих вимірюваних величин X одного і того самого розміру із зразковою величиною Х₀, що відтворюється багатозначною нерегульованою мірою зі ступенем Δ Х₀. Результат вимірювання визначається за формулою

.

Метод заміщення — це метод порівняння, в якому вимірювана величина X заміщується величиною Х₀, що відтворюється регульованою мірою. Точність методу заміщення залежить тільки від похибки міри і практично не залежить від систематичної похибки вимірювального приладу, що є суттєвою перевагою методу заміщення. Метод використовується у засобах вимірювальної техніки високої точності, в тому числі в еталонах.

75.

76.Схеми включення термометрів опору

Існує 3 схеми включення датчика в вимірювальне коло:

2-х провідна

У схемі підключення найпростішого термометра опору використовується два дроти. Така схема використовується там, де не потрібно високої точності, так як опір виводів включається в виміряний опір і призводить до появи додаткової похибки. Така схема не застосовується для термометрів класу А і АА.

3-х провідна забезпечує значно більш точні вимірювання, за рахунок того, що з'являється можливість виміряти окремо опір підвідних проводів і відняти його з сумарного виміряного опору.

4-х провідна - найбільш точна схема, забезпечує повне виключення впливу підвідних проводів. Недолік - збільшення обсягу використовуваного матеріалу, вартості і габаритів зборки. Неможливо використовувати в четирьохплечовому мості Уїнстона.

У промисловості найбільш поширеною є трьохпровідна схема. Для точних, еталонних вимірювань використовується тільки чотирипровідна схема.

77.Усунення опору ліній при вимірювання температури термометрами опору

Возможноcть виключення впливу зміни опору ліній зв'язку на результат вимірювання при використанні 3-х або 4-х провідної схеми вимірювань

78, 79

Способи збудження датчиків

Активні датчики-перетворювачі можуть збуджуватися при допомозі контрольованого струму або напруги. Вибір між струмом і напругою для збудження датчиків зазвичай покладається на розсуд розробника. У системах збору даних зазвичай застосовується збудження постійною напругою при використанні датчиків деформації (тензодатчиків) і тиску, тоді як резистивні датчики, наприклад резистивні датчики температури і термістори, збуджуються постійним струмом. У промислових пристроях, там, де є багато завад, струмове збудження в загальному випадку є кращим, так як дана схема менш сприйнятлива до завад.

Крім того, збудження датчика може проводитися за допомогою сигналу або постійного, або змінного струму; кожен метод має свої переваги і недоліки. Серед переваг схеми збудження постійним струмом - простота застосування і низька вартість. Негативною стороною схеми постійного струму є трудність поділу вимірюваного сигналу і паразитного сигналу зміщення підсилювача і сигналу паразитних термопар. Зсув що піддається дрейфу; воно змінюється непередбачувано при зміні температури, а також під дією шуму виду 1 / f.

Хоча технологія збудженнязмінним струмом трохи більш складна, цей метод має багато переваг. Схема збудження змінним струмом трохи подібна схемі стабілізації перериванням (chopping), яка використовується в прецизійних підсилювачах; така схема при використанні для збудження датчиків володіє тими перевагами, що усуває похибку по постійному струму, придушує шум виду 1 / f і нейтралізує ефекти паразитних термопар. Зниження впливу шуму 1 / f дозволяє отримати достатній вихідний сигнал при набагато меншій напрузі або струмі сигналу збудження.

Зменшення рівня сигналу збудження означає, що резистивний датчик буде набагато менше нагріватися від протікаючого струму.

Так як ширина смуги вимірюваного сигналу відносно невелика, то зазвичай схема збудження змінним струмом забезпечує більшу стійкість системи до радіочастотним завад, ніж при збудженні постійним струмом.

Є два основних фактори, що визначають вибір оптимального джерела збудження, при якому підвищується точність системи. По-перше, що стосується роздільної здатності: величина сигналу збудження повинна бути достатньою для того, щоб мінімальна зміна вимірюваного параметра забезпечувала величину сигналу з виходу датчика, що перевищує рівень шуму і постійну похибку системи. По-друге, рівень потужності, що розсіюється: якщо використовується резистивний датчик, то розробник повинен бути впевнений, що ефект саморозігріву, викликаний протіканням струму через датчик, не матиме значного впливу на результати вимірювань.

80.

81.Аналогові мультиплексори (комутатори)

До експлуатаційних параметрів відносяться:

• номінальні значення напруг живлення;

• струм споживання;

• максимально допустиме значення струму через комутатор;

• діапазон допустимих значень вхідної (вихідної) напруги;

• рівні (високий і низький) напруги керування (зазвичай узгоджені з рівнями 0 і 1 ТТЛ і КМОП цифрових мікросхем, для чого ІМС аналогових комутаторів містять деколи досить складні схеми керування власне ключами).

82. Статічні характеристики аналогових комутаторів

· Струм витоку каналу

· Опір у відкритому (включеному) стані

83.Аналогові мультиплексори (комутатори) динамічні характеристики

· Міжелектродні ємності

· Ємність між ключами

· динамічні перешкоди

· швидкодія

· час перемикання

89. Паралельний ЦАП на перемикаються конденсаторах????????

Основою ЦАП цього типу є матриця конденсаторів, ємності яких співвідносяться як цілі степені двох. Схема простого варіанту такого перетворювача наведена на рис. 11. Ємність k-го конденсатора матриці визначається співвідношенням

Цикл перетворення складається з двох фаз. У першій фазі ключі S0... SN-1 знаходяться в лівій позиції. Ключ скидання Sсб замкнений. При цьому всі конденсатори розряджені. У другій фазі ключ скидання Sсб розмикається. Якщо k-й біт вхідного N-розрядного слова dk = 1, то відповідний ключ Sk перемикається у праву позицію, підключаючи нижню обкладку конденсатора до джерела опорної напруги, або залишається в лівій позиції, якщо dk = 0. Сумарний заряд конденсаторів матриці з урахуванням (17) складе

(18)

Рівний заряд одержує і конденсатор С в зворотного зв'язку ОП. При цьому вихідна напруга ОП складе

Підставивши (18) в (19), знайдемо остаточно

для зберігання результату перетворення (постійної напруги) на протязі скільки-небудь тривалого часу до виходу ЦАП цього типу слід підключити пристрій вибірки-зберігання. Зберігати вихідну напругу необмежений час, як це можуть робити ЦАП з підсумовуванням вагових струмів, забезпечені регістром-клямкою, перетворювачі на комутованих конденсаторах не можуть через витік заряду. Тому вони застосовуються, в основному, у складі аналого-цифрових перетворювачів. Іншим недоліком є ​ ​ велика площа кристала ІМС, зайнята подібною схемою.

90.

96.

107. В результате при работе с изменяющимисявовремени сигналами возникаютспецифическиепогрешности, динамические по своейприроде, для оценкикоторыхвводятпонятиеапертурнойнеопределенности, характеризующейсяобычноапертурнымвременем.

Апертурнымвременемtaназываютвремя, в течениекоторогосохраняетсянеопределенностьмеждузначениемвыборки и временем, к которомуонаотносится. Эффектапертурнойнеопределенностипроявляетсялибокакпогрешностьмгновенногозначениясигнала при заданных моментах измерения, либокакпогрешностьмоментавремени, в которыйпроизводитсяизмерение при заданноммгновенномзначениисигнала. При равномернойдискретизацииследствиемапертурнойнеопределенностиявляетсявозникновениеамплитудныхпогрешностей, которыеназываютсяапертурными и численно равныприращениюсигнала в течение апертурного времени.

Такоезначениеапертурнойпогрешностиможноопределить, разложиввыражение для исходногосигнала в ряд Тейлора в окрестностяхточекотсчета, которое для j-й точки имеет вид

и дает в первомприближенииапертурнуюпогрешность,

108.Класифікація АЦП 109. Переваги: 1. Швидкеоцифрування аналогових величин – величи простору, часу та інтенсивності. 2.?????????????? Недоліки: 1. Похибка квантуванняє наслідком обмеженої розрядності АЦП. Цей недолік не може бути усунений при жодному типі аналого-цифрового перетворення. 2. НелінійністьУсім АЦП властиві помилки, пов'язані з нелінійністю, які є наслідком фізичної недосконалості АЦП. Це призводить до того, що передавальна характеристика відрізняється від лінійної. Помилки можуть бути зменшені шляхом калібрування. 3. Апертурна похибкаВ ідеальному випадку при оцифруваннівідліки беруться через рівні проміжки часу. Проте, в реальності час моменту узяття відліку схильний до флуктуацій внаслідок тремтіння фронту синхросигналу. 110.Багатоступінчасті АЦП В багатоступінчастих АЦП процес перетворення вхідного сигналу розділений у просторі. В якості прикладу на рис. 4 представлена ​ ​ схема двоступінчастого 8-розрядного АЦП. Верхній по схемі АЦП здійснює грубе перетворення сигналу у чотири старших розряди вихідного коду. Цифрові сигнали з виходу АЦП поступають на вихідний регістр і одночасно на вхід 4-розрядного швидкодіючого ЦАП. У багатьох ІМС багатоступінчастих АЦП (AD9042, AD9070 і ін) цей ЦАП виконаний за схемою підсумовування струмів на диференційних перемикачах, але деякі (AD775, AD9040A та ін) містять ЦАП з підсумовуванням напруг. Залишок від віднімання вихідної напруги ЦАП із вхідної напруги схеми надходить на вхід АЦП2, опорна напруга якого в 16 разів менше, ніж у АЦП1. Як наслідок, квант АЦП2 в 16 разів менше кванта АЦП1. Цей залишок, перетворений АЦП2 в цифрову форму являє собою чотири молодших розряду вихідного коду. Різниця між АЦП1 і АЦП2 полягає насамперед у вимозі до точності: у АЦП1 точність повинна бути такою ж як у 8-розрядного перетворювача, в той час як АЦП2 може мати точність 4-розрядного. Грубо наближена і точна величини повинні, природно, відповідати одному і тому ж значенню вхідної напруги Uвх (tj). Через наявність затримки сигналу в першому ступені виникає, однак, часове запізнення. Тому при використанні цього способу вхідну напругу необхідно підтримувати постійною за допомогою пристрою вибірки-зберігання до тих пір, поки не буде отримано все число. 111.Багатотактні АЦП Розглянемо приклад 8-розрядного послідовно-паралельного АЦП, що відноситься до типу багатотактного (рис. 5). Тут процес перетворення розділений у часі. Перетворювач складається з 4-розрядного паралельного АЦП, квант h якого визначається величиною опорної напруги, 4-розрядного ЦАП та пристрою керування. Якщо максимальний вхідний сигнал дорівнює 2, 56 В, то в першому такті перетворювач працює з кроком квантування h1 = 0, 16 В. В цей час вхідний код ЦАП дорівнює нулю. Пристрій керування пересилає отримане від АЦП в першому такті слово у чотири старших розряди вихідного регістру, подає це слово на вхід ЦАП і зменшує в 16 разів опорну напругу АЦП. Таким чином, у другому такті крок квантування h2 = 0, 01 В і залишок, що утворився при відніманні з вхідної напруги схеми вихідної напруги ЦАП, буде перетворений у молодший полубайт вихідного слова. Очевидно, що використовуються в цій схемі 4-розрядні АЦП і ЦАП повинні мати 8-розрядну точність, в протилежному випадку можливий пропуск кодів, тобто при монотонному наростанні вхідної напруги вихідний код АЦП не буде приймати деякі значення зі своєї шкали. Так само, як і в попередньому перетворювачі, вхідна напруга багатотактного АЦП під час перетворення повинна бути незмінною, для чого між його входом та джерелом вхідного сигналу слід включити пристрій вибірки-зберігання. Швидкодія розглянутого багатотактного АЦП визначається повним часом перетворення 4-розрядного АЦП, часом спрацьовування цифрових схем управління, часом встановлення ЦАП з похибкою, що не перевищує 0, 2... 0, 3 кванта 8-розрядного АЦП, причому час перетворення АЦП входить в загальний час перетворення двічі. В результаті за інших рівних умов перетворювач такого типу виявляється повільнішим двоступінчастого перетворювача, розглянутого вище. Однак він простіший і дешевший. За швидкодією багатотактного АЦП займають проміжне положення між багатоступінчатими АЦП і АЦП послідовного наближення. Прикладами багатотактного АЦП є трьохтактний 12-розрядний AD7886 з часом перетворення 1 мкс, або трьохтактний 16-розрядний AD1382 з часом перетворення 2 мкс. 112.АЦП конвеєрного типу Швидкодія багатоступінчастого АЦП можна підвищити, застосувавши конвеєрний принцип багатоступінчастої обробки вхідного сигналу. У звичайному багатоступеневому АЦП (рис. 4) спочатку відбувається формування старших розрядів вихідного слова перетворювачем АЦП1, а потім йде період установлення вихідного сигналу ЦАП. На цьому інтервалі АЦП2 простоює. На другому етапі під час перетворення залишку перетворювачем АЦП2 простоює АЦП1. Ввівши елементи затримки аналогового і цифрового сигналів між ступенями перетворювача, отримаємо конвеєрний АЦП, схема 8-розрядного варіанта якого наведена на рис. 6. Роль аналогового елемента затримки виконує пристрій вибірки-зберігання ПВХ2, а цифрового - чотири D-тригера. Тригери затримують передачу старшого полубайта у вихідний регістр на один період тактового сигналу CLK. Сигнали вибірки, що формуються з тактового сигналу, надходять на ПВХ1 і ПВХ2 в різні моменти часу (рис. 7). ПВХ2 переводиться в режим збереження пізніше, ніж ПВХ1 на час, рівний сумарній затримці розповсюдження сигналу по АЦП1 і ЦАП. Задній фронт тактового сигналу керує записом кодів в D-тригери та вихідний регістр. Повна обробка вхідного сигналу займає біля двох періодів CLK, але частота появи нових значень вихідного коду дорівнює частоті тактового сигналу. Таким чином, конвеєрна архітектура дозволяє істотно (у декілька разів) підвищити максимальну частоту вибірок багатоступінчастого АЦП. Те, що при цьому зберігається сумарна затримка проходження сигналу, відповідає звичайному багатоступінчатому АЦП з рівним числом ступенів, не має суттєвого значення, так як час наступної цифрової обробки цих сигналів все одно багаторазово перевершує цю затримку. За рахунок цього можна без програшу у швидкодії збільшити кількість ступенів АЦП, понизивши розрядність кожної ступені. У свою чергу, збільшення числа ступенів перетворення зменшує складність АЦП. Дійсно, наприклад, для побудови 12-розрядного АЦП з чотирьох 3-розрядних необхідно 28 компараторів, тоді як його реалізація з двох 6-розрядних зажадає 126 компараторів. Конвеєрну архітектуру має велика кількість багатоступеневих АЦП, що випускаються в даний час. Зокрема, 2-ступеневий 10-розрядний AD9040А, що виконує до 40 млн. перетворень в секунду (Мпс), 4-ступінчастий 12-розрядний AD9220 (10 Мпс), що споживає всього 250 мВт, та ін При виборі конвеєрного АЦП слід мати на увазі, що багато з них не допускають роботу з низькою частотою вибірок. Наприклад, виробник не рекомендує роботу ІМС AD9040А з частотою перетворень менше 10 Мпс, 3-ступеневої 12-розрядного AD9022 з частотою менше 2 Мпс і т.д. Це викликано тим, що внутрішні ПВХ мають досить високу швидкість розряду конденсаторів зберігання, тому робота з великим тактовим періодом приводить до значної зміни перетворюваного сигналу в ході перетворення. 113.АЦП послідовного обрахунку Цей перетворювач є типовим прикладом послідовних АЦП з одиничними наближеннями і складається з компаратора, лічильника та ЦАП (рис. 8). На один вхід компаратора поступає вхідний сигнал, а на інший - сигнал зворотного зв'язку з ЦАП. Робота перетворювача починається з приходу імпульсу запуску, який включає лічильник, що підсумовує число імпульсів, що надходять від генератора тактових імпульсів ГТІ. Вихідний код лічильника подається на ЦАП, що здійснює його перетворення в напругу зворотного зв'язку Uос. Процес перетворення продовжується до тих пір, поки напруга зворотного зв'язку зрівняється зі вхідною напругою і перемкнеться компаратор, який своїм вихідним сигналом припинить надходження тактових імпульсів на лічильник. Перехід виходу компаратора з 1 в 0 означає завершення процесу перетворення. Вихідний код, пропорційний вхідній напрузі в момент закінчення перетворення, зчитується з виходу лічильника. Час перетворення АЦП цього типу є змінним і визначається вхідною напругою. Його максимальне значення відповідає максимальному вхідній напрузі і при розрядності двійкового лічильника N та частоті тактових імпульсів fтакт рівне tпр.макс=(2N-1)/ fтакт. Наприклад, при N = 10 і fтакт = 1 МГц tпр.макс = 1024 мкс, що забезпечує максимальну частоту вибірок порядку 1 кГц. Статична похибка перетворення визначається сумарною статичною похибкою використовуваних ЦАП і компаратора. Частоту лічильних імпульсів необхідно вибирати з урахуванням завершення перехідних процесів в них. При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час збігається з часом перетворення. Як наслідок, результат перетворення надзвичайно сильно залежить від пульсацій вхідної напруги. При наявності високочастотних пульсацій середнє значення вихідного коду нелінійно залежить від середнього значення вхідної напруги. Це означає, що АЦП даного типу без пристрою вибірки-зберігання придатні для роботи з постійними або напругами, що повільно змінюються, які за час перетворення змінюються не більше, ніж на значення кванта перетворення. Таким чином, особливістю АЦП послідовного рахунку є невелика частота дискретизації, що досягає декількох кілогерц. Перевагою АЦП даного класу є порівняльна простота побудови, обумовлена ​ ​ послідовним характером виконання процесу перетворення. 114.АЦП послідовного наближення Перетворювач цього типу, званий в літературі також АЦП з порозрядним зрівноваженням, є найбільш поширеним варіантом послідовних АЦП. В основі роботи цього класу перетворювачів лежить принцип дихотомії, тобто послідовного порівняння вимірюваної величини з 1/2, 1/4, 1/8 і т.д. від можливого максимального значення її. Це дозволяє для N-розрядного АЦП послідовного наближення виконати весь процес перетворення за N послідовних кроків (ітерацій) замість 2N-1 при використанні послідовного рахунку та отримати суттєвий виграш у швидкодії. Так, уже при N = 10 цей виграш досягає 100 разів та дозволяє отримати за допомогою таких АЦП до 105... 106 перетворень в секунду. У той же час статична похибка цього типу перетворювачів, обумовлена ​ ​ в основному використовуваним в ньому ЦАП, може бути дуже малою, що дозволяє реалізувати роздільну здатність до 18 двійкових розрядів при частоті вибірок до 200 кГц (наприклад, DSP101 фірми Burr-Brown). Розглянемо принципи побудови та роботи АЦП послідовного наближення на прикладі класичної структури (рис. 9а) 4-розрядного перетворювача, що складається з трьох основних вузлів: компаратора, регістра послідовного наближення (РПН) та ЦАП. Після подачі команди " Пуск" із приходом першого тактового імпульсу РПН примусово задає на вхід ЦАП код, що дорівнює половині його шкали (для 4-розрядного ЦАП це 10002 = 810). Завдяки цьому напруга Uос на виході ЦАП (рис. 9б) Uос=23h. де h - квант вихідної напруги ЦАП, що відповідає одиниці молодшого розряду (ОМР). Ця величина складає половину можливого діапазону перетворюваних сигналів. Якщо вхідна напруга більша, ніж ця величина, то на виході компаратора встановлюється 1, якщо менше, то 0. У цьому останньому випадку схема управління повинна переключити старший розряд d3 назад у стан нуля. Безпосередньо слідом за цим залишок Uвх - d3 23 h таким же чином порівнюється з найближчим молодшим розрядом і т.д. Після чотирьох подібних вирівнюючих кроків в регістрі послідовного наближення виявляється двійкове число, з якого після цифро-аналогового перетворення виходить напруга, що відповідає Uвх з точністю до 1 ОМР. Вихідне число може бути зчитане з РПН у вигляді паралельного двійкового коду по N лініям. Крім того, в процесі перетворення на виході компаратора, як це видно з рис. 9б, формується вихідне число у вигляді послідовного коду старшими розрядами вперед. Швидкодія АЦП даного типу визначається сумою часу встановлення tуст ЦАП до сталого значення з похибкою, що не перевищує 0, 5 ОМР, часу переключення компаратора tк і затримки поширення сигналу в регістрі послідовного наближення tз. Сума tк + tз є величиною постійною, а tуст зменшується зі зменшенням ваги розряду. Отже для визначення молодших розрядів може бути використана більш висока тактова частота. При поразрядной варіації fтакт можливе зменшення часу перетворення tпр на 40%. Для цього до складу АЦП може бути включений контролер. При роботі без пристрою вибірки-зберігання апертурний час дорівнює часу між початком і фактичним закінченням перетворення, яке так само, як і у АЦП послідовного рахунку, по суті залежить від вхідного сигналу, тобто є змінним. Виникаючі при цьому апертурні похибки носять також нелінійний характер. Тому для ефективного використання АЦП послідовного наближення, між його входом та джерелом перетворюваного сигналу слід включати ПВХ. Більшість що випускаються в даний час ІМС АЦП послідовного наближення (наприклад, 12-розрядний МАХ191, 16-розрядний AD7882 і ін), має вбудовані пристрої вибірки-зберігання або, частіше, пристрої стеження-зберігання (track-hold), керовані сигналом запуску АЦП. Пристрій стеження-зберігання відрізняється тим, що постійно знаходиться в режимі вибірки, переходячи в режим зберігання тільки на час перетворення сигналу. Даний клас АЦП займає проміжне положення по швидкодії, вартості та роздільної здатності між послідовно-паралельними і інтегруючими АЦП та знаходить широке застосування в системах управління, контролю та цифрової обробки сигналів. 115.АЦП багатотактного інтегрування Спрощена схема АЦП, що працює в два основних такти (АЦП двотактного інтегрування), наведена на рис. 10. Перетворення проходить дві стадії: стадію інтегрування і стадію обрахунку. На початку першої стадії ключ S1 замкнений, а ключ S2 розімкнутий. Інтегратор И інтегрує вхідну напругу Uвх. Час інтегрування вхідної напруги t1 постійно; у якості таймера використовується лічильник з коефіцієнтом перерахунку Kсч, так що (6) До моменту закінчення інтегрування вихідна напруга інтегратора складає (7) де Uвх.ср. - Середня вхідна напруга за час t1. Після закінчення стадії інтегрування ключ S1 розмикається, а ключ S2 замикається і опорна напруга Uоп надходить на вхід інтегратора. При цьому вибирається опорна напруга, протилежна за знаком вхідній напрузі. На стадії обрахунку вихідна напруга інтегратора лінійно зменшується за абсолютною величиною, як показано на рис. 11. Стадія обрахунку закінчується, коли вихідна напруга інтегратора переходить через нуль. При цьому компаратор К перемикається і обрахунок зупиняється. Інтервал часу, в якому проходить стадія обрахунку, визначається рівнянням (8) Підставивши значення Uи (t1) з (7) у (8) з урахуванням того, що (9) де n2 - вміст лічильника після закінчення стадії відліку, отримаємо результат (10) З цієї формули випливає, що відмінною особливістю методу багатотактного інтегрування є те, що ні тактова частота, ні постійна інтегрування RC не впливають на результат. Необхідно тільки вимагати, щоб тактова частота протягом часу t1 + t2 залишалася постійною. Це можна забезпечити при використанні простого тактового генератора, оскільки істотні часові чи температурні дрейф частоти відбуваються за час незрівнянно більший, ніж час перетворення. При виведенні виразів (6)... (10) ми бачили, що в остаточний результат входять не миттєві значення перетворюваної напруги, а тільки значення, усереднені за час t1. Тому змінну напругу послаблюють тим сильніше, чим вище її частота. Визначимо коефіцієнт передачі завади Кп для АЦП двотактного інтегрування. Нехай на вхід інтегратора надходить гармонійний сигнал одиничної амплітуди частотою f з довільною початковою фазою j. Середнє значення цього сигналу за час інтегрування t1 рівне (11) Ця величина досягає максимуму за модулем при j = + / - pk, k = 0, 1, 2,... У цьому випадку (12) З (12) випливає, що змінна напруга, період якої в ціле число разів менше t1, подавляється повністю (рис. 12). Тому доцільно вибрати тактову частоту такою, щоб Kсч fтакт було б рівним, або кратним періоду напруги промислової мережі. 116.Автоматична корекція нуля АЦП Як випливає з (10), статична точність АЦП багатотактного інтегрування визначається тільки точністю джерела опорної напруги та зсувом нуля інтегратора та компаратора, які сумуються з опорною напругою. Зсув нуля можна усунути автоматичною компенсацією. Для цього в цикл перетворення вводять додаткову стадію установки нуля (див. рис. 11), під час якої інтегратор відключається від джерел сигналів та спільно з компаратором охоплюється глибоким відємним зворотним зв'язком, як це показано на рис 13. Тут в якості компаратора використовується ОП. Між інтегратором та входом АЦП включений неінвертуючий повторювач в якості буферного підсилювача Б. У фазі автоматичної компенсації нуля ключі S1, S3, S5 розімкнуті, а ключі S2, S4, S6, S7 - замкнуті. Тому інтегратор, компаратор та буферний підсилювач утворять повторювач напруги, вихідна напруга якого Uк подається на конденсатор автоматичної компенсації Сак Вхідна напруга буферного підсилювача дорівнює нулю, а вихідна - його зміщення нуля U0б Після закінчення перехідних процесів на конденсаторі Сак установиться напруга, рівна U0б + U0и, де U0и - зміщення нуля інтегратора. Одночасно конденсатор Соп заряджається від джерела опорної напруги. На стадії інтегрування вхідної напруги ключі S4 та S7 розмикаються, а S1 - замикається. Так як на цей час напруга на конденсаторі Сак запам'ятовується, зсув нуля протягом фази інтегрування компенсується. При цьому дрейф нуля визначається тільки короткочасною нестабільністю, яка дуже мала. Те ж саме зберігається на стадії відліку. Оскільки в контурі компенсації зсуву нуля послідовно включені два підсилювача, то легко можуть виникнути автоколивання. Для стабілізації послідовно з ключем S7 слід включити резистор. Після закінчення фази інтегрування схема керування аналізує вихідну напругу компаратора. Якщо середнє значення вхідної напруги позитивне, то на виході компаратора встановлюється напруга високого рівня. У цьому випадку одночасно з розмиканням ключа S1 ​ ​ замикаються ключі S4 та S5, підключаючи до входу буферного підсилювача конденсатор Соп зі збереженою на ньому опорною напругою, причому так, що ця напруга має полярність, протилежну полярності джерела опорної напруги. Якщо середнє значення вхідної напруги негативне, то на виході компаратора встановлюється напруга низького рівня. Тоді замикаються ключі S3 та S6, підключаючи до входу буферного підсилювача опорний конденсатор іншими полюсами. В обох випадках у стадії відліку відбувається зміна напруги інтегратора Uи(t) в напрямку, протилежному тому, яке мало місце в стадії інтегрування. Одночасно схема управління формує код знаку. Таким чином, в простому випадку вихідний код АЦП являє собою прямий код із знаком. Інтегральні АЦП багатотактного інтегрування виготовляються у вигляді напівпровідникових ІМС. Можна розрізнити дві головні групи: схеми з паралельним чи послідовним виходом для сполучення з мікропроцесорами (наприклад, ICL7109, вихідне слово якого включає 12 біт плюс знак у паралельному 14-ти або 8-ми розрядному коді, або 18-розрядний плюс знак МАХ132 з послідовним інтерфейсом); схеми з двійково-десятковими лічильниками з дешифраторами для управління семисегментний індикаторами, в тому числі мультиплексировать. Такі АЦП застосовуються в якості основи для цифрових вольтметрів. Прикладами можуть служити ICL7106 (вітчизняний аналог - 572ПВ5) з діапазоном + / -2000 відліків або ICL7135 (вітчизняний аналог - 572ПВ6) з діапазоном + / -40 000 відліків.

117.

118. Схема простейшего сигма-дельта модулятора, выполняющегофункцииодноразрядного АЦП, представлена на рис. 2. Он включает в себяквантователь (непосредственно сам одноразрядный АЦП), интегратор (одноразрядный ЦАП) и фильтр-преобразовательшума (в зарубежнойлитературе - noiseshaper). Одноразрядный АЦП являетсяисточникомшумаквантованиявысокогоуровня, спектр которого для упрощениявычисленийобычносчитаютравномернораспределеннымвдоль оси частот - белым шумом (на самомделе он таковым не является - из-занелинейностиквантователя, охваченногопетлейобратнойсвязи).

119,

+ 118 може питання

120.Цифрові фільтри з АЧХ виду(sin x/x)³

У сігма-дельта АЦП зазвичай застосовуються цифрові фільтри з амплітудно-частотною характеристикою (АЧХ) виду (sinx / x)³. Передавальна функція такого фільтру в z-області визначається виразом

де М - ціле число, яке задається програмно і дорівнює відношенню тактової частоти модулятора до частоти відліків фільтру. (Частота відліків - це частота, з якою оновлюються дані). Наприклад, для АЦП AD7714 це число може приймати значення від 19 до 4000. У частотній області модуль передавальної функції фільтра

(13)

На рис. 16 наведено графік амплітудно-частотної характеристики цифрового фільтра, побудованої згідно виразу (13) при fтакт = 38, 4 кГц і М = 192, що дає значення частоти відліків, що збігається з першої частотою режекции фільтра АЦП, fотсч = 50 Гц. Порівняння цієї АЧХ з АЧХ коефіцієнта придушення завад АЦП із двократним інтегруванням (див. рис. 12) показує значно кращі помехоподавляющие властивості сігма-дельта АЦП.

У той же час застосування цифрового фільтра нижніх частот у складі сігма-дельта АЦП замість лічильника викликає перехідні процеси при зміні вхідної напруги. Час встановлення цифрових фільтрів з кінцевою тривалістю перехідних процесів, як випливає з їхньої назви, звичайно і становить для фільтра виду (sinx / x)³ чотири періоди частоти відліків, а при початковому обнуленні фільтра - три періоди. Це знижує швидкодію систем збору даних на основі сігма-дельта АЦП. Тому випускаються ІМС AD7730 і AD7731, оснащені складним цифровим фільтром, що забезпечують перемикання каналів з часом установлення 1 мс при збереженні ефективної розрядності не нижче 13 біт (так званий Fast-Step режим). Зазвичай цифровий фільтр виготовляється на тому ж кристалі, що і модулятор, але іноді вони випускаються у вигляді двох окремих ІМС (наприклад, AD1555 - модулятор четвертого порядку та AD1556 - цифровий фільтр).

121.Статичні характеристики АЦП

Роздільна здатність - величина, зворотна максимальному числу кодових комбінацій на виході АЦП. Роздільна здатність виражається у відсотках, розрядах або децибелах і характеризує потенційні можливості АЦП з точки зору досяжної точності. Наприклад, 12-розрядний АЦП має роздільну здатність 1/4096, або 0, 0245% від повної шкали, або -72, 2 дБ.Роздільній здатності відповідає приріст вхідної напруги АЦП Uвх при зміні Dj на одиницю молодшого розряду (ОМР). Це збільшення є кроком квантування. Для двійкових кодів перетворення номінальне значення кроку квантування h = U_пш/(2^N-1), де Uпш - номінальна максимальна вхідна напруга АЦП (напруга повної шкали), відповідне максимальному значенню вихідного коду, N - розрядність АЦП. Чим більша розрядність перетворювача, тим вища його роздільна здатність.

Похибка повної шкали - відносна різниця між реальним та ідеальним значеннями межі шкали перетворення при відсутності зсуву нуля.

Ця похибка є мультиплікативною складовою повної похибки. Іноді вказується відповідним числом ОМР.

Похибка зсуву нуля - значення Uвх, коли вхідний код ЦАП дорівнює нулю. Є адитивною складовою повної похибки. Зазвичай визначається за формулою

де Uвх.01 - значення вхідної напруги, при якому відбувається перехід вихідного коду з О в 1. Часто вказується в мілівольтах або у відсотках від повної шкали:

Похибки повної шкали та зміщення нуля АЦП можуть бути зменшені або підстроюванням аналогової частини схеми, або корекцією обчислювального алгоритму цифрової частини пристрою.

Похибки лінійності характеристики перетворення не можуть бути усунені такими простими засобами, тому вони є найважливішими метрологічними характеристиками АЦП.

Нелінійність - максимальне відхилення реальної характеристики перетворення D (Uвх) від оптимальної (лінія 2 на рис. 24). Оптимальна характеристика знаходиться емпірично так, щоб мінімізувати значення похибки нелінійності. Нелінійність зазвичай визначається у відносних одиницях, але в довідкових даних наводиться також і в ОМР.

Диференціальної нелінійністю АЦП в даній точці k характеристики перетворення називається різниця між значенням кванта перетворення hk та середнім значенням кванта перетворення h. У специфікаціях на конкретні АЦП значення диференційної нелінійності виражаються в частках ОМР або процентах від повної шкали.

Похибка диференційної лінійності визначає дві важливих властивості АЦП: непропадання кодів та монотонність характеристики перетворення. Непропадання кодів - властивість АЦП видавати усі можливі вихідні коди при зміні вхідної напруги від початкової до кінцевої точки діапазону перетворення. Приклад пропажі коду i +1 наведено на рис. 25. При нормуванні непропадання кодів вказується еквівалентна розрядність АЦП - максимальна кількість розрядів АЦП, для яких не пропадають відповідні їм кодові комбінації.

Монотонність характеристики перетворення - це незмінність знака приросту вихідного коду D при монотонній зміні вхідного перетворюваного сигналу. Монотонність не гарантує малих значень диференційної нелінійності та непропадання кодів.

Температурна нестабільність АЦ-перетворювача характеризується температурними коефіцієнтами похибки повної шкали та похибки зсуву нуля.

122.Динамічні характеристики АЦП

Виникнення динамічних похибок пов'язано з дискретизацією сигналів, що змінюються в ч