8.2. Ккп з широтно–імпульсною модуляцією (шім)

Н айпростішими в реалізації є перетворювачі із зміною тривалості імпульсів при фіксованих амплітуді та частоті [1, 2, 45] (рис. 8.6). Частота ƒ₀

ПЧ – подільник частоти; КК – компаратор кодів; ДОН – джерело опорної напруги; ФНЧ – фільтр низької частоти ; ЛЧ – лічильник

Рис. 8.6. - Структура ККП з широтно-імпульсною модуляцією

ГОЧ поділяється ПЧ на коефіцієнт Ń_н і в результаті на його виході з'являються синхроімпульси через проміжки часу Т_ц=Ń_н/ƒ₀=N_нt₀, які встановлюють тригер Т у вихідний стан. Імпульси цієї частоти підраховуються лічильником ЛЧ за час t=Nt₀ до моменту спрацювання компаратора КК, який передає тригер Т в протилежний стан. Вихідним сигналом тригера на час t=Nt₀, вмикається ключ SW, який під'єднує напругу Е₀, ДОН до ФНЧ. За допомогою ФНЧ знаходиться середнє значення напруги

U_вих=Е₀Nt₀/N_нt₀=Е₀N/N_н. (8.29)

Трудність у створенні ККП з ШІМ полягає в необхідності одночасного забезпечення малої похибки від пульсацій вихідної напруги U_вих, які виникають при наявності фільтра, і зменшення часу встановлення при заданій похибці. Для зменшення часу встановлення використовують паралельні канали для формування часу t, що зменшує пульсації, а, отже, й збільшує швидкодію таких ЦАП [73].

8.3. Ккп на базі магнітних компараторів постійного струму

Н айточнішими із існуючих на сучасному етапі є ККП на базі магнітних компараторів постійного струму (МКПС). За принципом дії вони являють собою ЦАП постійного струму (рис. 8.7) Як правило на сьогодні

ВП - вибірковий підсилювач; ДМ - демодулятор; ФНЧ - фільтр низької частоти; ПЗС - підсилювач змінного струму; ПНС - перетворювач-напруга–струм; РДС - регульоване джерело струму; ∑- суматор струмів

Рис. 8.7. ККП на базі магнітних компараторів постійного струму

використовуються виключно МКС із самобалансуванням , принцип дії яких оснований на виконанні умови балансу ампер-витків [74]

, (8.30)

де I₁, I₂ – відповідно струми, які протікають по обмотках W₁ та W₂; ∆H – поріг чутливості магнітних осердь за напруженістю постійного магнітного поля; l - довжина середньої магнітної лінії осердь.

Ампер-витки I₁W₁, які створюються постійним струмом сталого значення I₁, що протікає через обмотку з регульованою вхідним кодом N і кількістю витків W₁ компенсуються ампер-витками обмотки W₂ із сталою кількістю витків, через яку протікає постійний струм змінного значення I₂. На практиці завжди виконується рівність I₁W₁=I₂W₂>>∆H∙l, тому можна записати

. (8.31)

Якщо кількість витків W₁ пропорційна до вхідного коду N, то і значення струму I₂ буде пропорційне до цього коду. Для автоматизації виконання умови балансу ампер–витків (8.31) служить система автоматичного регулювання струму I₂ з використанням магніто-модуляційного принципу перетворення з виходом на другій гармоніці частоти збудження магнітних осердь. В спеціальних конструкціях МКПС досягнуто похибки порівняння струмів 2∙10^-5 % [75]. Величезною перевагою МКПС є той факт, що їхня точність визначається тільки відношенням кількості витків, яке принципово не може змінюватись при зміні умов довкілля або часу. Тому такі ККП широко використовують в метрологічній практиці для повірювальних засобів постійного та змінного струму частотою до 10 кГц з похибкою не більшою 0.0001 % [76] .