Функциональная схема измерителя

На рис. 2 приведена функциональная схема. На ней более подробно представлена структура канала формирования тестовых сигналов и измерительного канала.

Для оптимизации схемы выбран такой МК, в котором уже есть встроенные АЦП и ЦАП, однако методика их оценки и выбора от этого не изменится. А сформированные оценочные параметры будут использованы не при выборе отдельных устройств АЦП и ЦАП, а при выборе МК.

Рис. 2

Канал формирования тестовых сигналов содержит микроконтроллер, который на выходных линиях порта ввода-вывода формирует цифровой код, соответствующий отсчету тестового сигнала. Линии порта ввода-вывода подключены к входу цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). На выходе ЦАП формируется сигнал, соответствующий его максимальной шкале. Это необходимо для исключения потери в точности моделирования тестового сигнала. Выход ЦАП подключен к входу схемы восстановления сигналов. В данном случае - это фильтр нижних частот, порядок которого определяется заданной погрешностью восстановления. Интервал дискретизации ограничивается параметрами ЦАП и составляет 50 мкс.

Необходимая амплитуда выходного сигнала задается с помощью программно-управляемого аттенюатора. С выхода аттенюатора через буферный каскад сигнал поступает на вход исследуемого усилителя.

Измерительный канал включает программно-управляемый дифференциальный усилитель, ФНЧ, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер. Усилитель построен на базе инвертирующего усилителя и двух цифровых потенциометров. Особенностью измерительного канала является возможность подтягивания амплитуды измеряемого сигнала к максимальной шкале АЦП. Это необходимо для обеспечения максимальной точности по заданной разрядности АЦП (m=12). Максимальное время преобразования АЦП 400 нс.

К микроконтроллеру подключена память данных. Так как выбранный микроконтроллер имеет мультиплексную магистраль, то для фиксации адреса в схему введен регистр защелка, который управляется сигналом ALE.

Связь микроконтроллера с внешней ЭВМ (ПК) осуществляется по интерфейсу RS485.

Распределение погрешности

Заданная погрешность устройства равна ε = 0,1%.

Суммарная среднеквадратическая погрешность оценивается выражением:

,

Допустим, что погрешности устройств между собой некоррелированны. Для исключения потери информации при прохождении сигнала по каналу должно выполняться условие:

.

На основание перечисленных выше условий допустим, что εОУ = 0,0001%, εАТТ = 0,03%, εФНЧ = 0,04%.

Тогда на долю ЦАП допускается погрешность:

.

Необходимая разрядность АЦП определяется выражением:

.

Выбираем 12-ти разрядный АЦП.

Зная количество двоичных разрядов (N=12) ЦАП погрешность ЦАП можно найти по следующей формуле:

.

Суммарная среднеквадратическая погрешность оценивается выражением:

.

Определение временных параметров

Максимальная частота изменения информации fmax = 10 кГц. Согласно теореме Котельникова интервал дискретизации Δt сигнал не должен превышать:

с.

Для точного восстановления сигнала в аналоговую форму частота дискретизации должна быть не менее

сигнал измеритель амплитудный гармонический

Гц.

Так как система одноканальная, то длительность измерения по каналу должна быть не больше интервала дискретизации: .

Длительность измерения ΔtИЗМ включает длительность коммутации ΔtК, выборки ΔtВ, цифро-аналогового преобразователя ΔtЦАП и ввода информации в ЭВМ ΔtВВ. Под длительностью выборки принимается время заряда запоминающей емкости. Таким образом, суммарное быстродействие канала должно быть следующим:

.

Перейти на страницу: 1 2

Похожые стьтьи по экономике

Компьютерный томограф Asteion 4 для сканирования всего тела и его комплектующие
Быстрое развитие техники компьютерной томографии потребовало от радиологов изменить протоколы сканирования, предназначенные для различных органов и применяемые при различных забол ...

Разработка датчиков ускорений или параметров вибрации
датчик сейсмический вибрационный схема Устройство вибрационного перемещения включает подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями, и источник вибрационных возмущений, пер ...

История и современное развитие звукозаписи
Звукозапись - процесс сохранения воздушных колебаний в диапазоне 20-20000 Гц (музыки, речи или иных звуков) на каком-либо носителе с помощью специальных приборов. Грампластинки, аудио ...

Разделы

© 2020 - www.frontinformatics.ru