3775

41

После того, как импульс 10 запишет информацию в триггер с выходом I на выходе Р возникает уровень лог. О и состояние регистра фиксируется до появления такого же уровня на входе S. В автоматическом режиме работы стенда вход S соединяется с выходом Р, по этому по спаду очередного тактового импульса (11) регистр устанавливается в исходное состояние (аналогично импульсу 0) и далее повторяется описанный выше цикл работы с периодом в 11 тактов.

В автоматическом режиме тактовая последовательность поступает с встроенного ГТИ ( КТ.1 ), а информация снимается с последовательного выхода 00 ( КТ.5 ), к которому подключается осциллограф.

К выходам 1-10 регистра DD1 подключен ЦАП DD2, у которого вход S1 - старший разряд, вход S10 - младший. Компаратор DА1 сравнивает выходное напряжение ЦАП и преобразуемое входное.

Тактовый импульс 0 ( см. рис. 2 ) устанавливает регистр DD1 в исходное состояние, и на вход ЦАП DD2 поступают сигналы кода 011....1.На его выходе появляется уровень, равный половине максимального преобразуемого ЦАП напряжения, и компаратор DА1 сравнивает этот уровень с входным. Если последний оказывается больше (см. диаграмму U/Uх.mах), на выходе компаратора возникает уровень лог. 1. Тактовым импульсом (1) он записывается в триггер с выходом 10 и сохраняется до конца преобразования (при меньшем входном напряжении в этот триггер записывается уровень лог.0 ).

По окончании тактового импульса (1) на выходе 9 регистра DD1 появляется уровень 0, и на входы ЦАП поступают сигналы кода 1011....1. Теперь входное напряжение сравнивается с уровнем 3/4 ( 1/2 + 1/4 ) преобразуемого ЦАП. Если оно больше и этого значения (см. рис. 2), в триггер с выходом 9 записывается тоже уровень 1 ( в ином случае лог.0) следующим тактовым импульсом (2), и на ЦАП воздействуют сигналы кода 11011...1. В этом случае входное напряжение сравнивается с уровнем 7/8 (1/2 + 1/4 + 1/8 ) от максимального и, если оно становится меньше (как на рис. 2), в триггер с выходом 8 записывается уровень лог. О, а уровень сравнения понижается на 1/16 и т.д.

После импульса 10 на выходах 10-1 регистра присутствует сигналы двоичного десятиразрядного параллельного кода, а уровень лог. О на выходе Р (загорается индикатор HL1) сигнализирует об окончании преобразования и может быть использован для перезаписи сигналов сформированного кода в регистр хранения. В процессе преобразования на выходе D0 регистра появляется задержанная на один период тактовых импульсов информация с входа D, т.е. сигналы последовательного кода входного напряжения. В автоматическом режиме при соединении выхода Р с входом S работа АЦП становится циклической с периодом в 11 тактов.

42

3.Проведение работы

3.1Перед включением стенда выберите ручной режим работы. Включите блок, при этом на табло цифровых вольтметров при подключении входа каждого из них к общей шине (обозначенной значком " ") должны высвечиваться "нули". Отрицательный вход каждого вольтметра (-Uх) уже соединен

собщим проводом схемы, поэтому при измерениях напряжений используется один измерительный щуп, которым соединяют вход (+Uх) прибора с соответствующей контрольной точкой.

3.2.Подключите вход первого вольтметра РU1 к выходу источника опорного напряжения (ИОН) и установите необходимый уровень опорного напряжения ЦАП (например -10,24 В). При дальнейших измерениях следует сохранять установленный уровень UREF.

3.3.Подключите вход первого прибора к выходу ЦАП (КТ.З), а вход второго - к источнику входного напряжения (КТ.4). Установите необходимый уровень входного аналогового сигнала Uх (при пошаговой отработке цикла преобразования этот уровень меняться не должен).

3.4.Удерживая кнопку ручного сброса регистра SВ1, подайте на вход регистра тактовый импульс (кратковременно нажав кнопку SВ2). При этом должна произойти установка регистра в исходное состояние - на всех входах ЦАП, кроме старшего разряда должен быть уровень лог. 1 (см. рис. 2).

3.5.Осуществите, подавая тактовый импульс на вход регистра, полный цикл преобразования. При этом индикаторы HL3-HL13 позволят визуально контролировать значение цифрового кода, HL2 - результат работы компаратора, а загорание HL1 укажет на завершение цикла преобразования и истинность выходного цифрового кода. Правильность работы компаратора можно контролировать по показаниям вольтметров.

3.6.Для установленных величин UREF, UX постройте временные диаграммы работы АЦП последовательного приближения (см. рис. 2).

3.7.Подключите к последовательному выходу АЦП (КТ.5) и выходу окончания преобразования (КТ.6) двухлучевой осциллограф. Переведите стенд в автоматический режим (переключатель SА1). Сброс регистра будет осуществляться автоматически после окончания цикла преобразования. Установив необходимую чистоту ГТИ и добившись хорошей синхронизации, можно наблюдать на экране осциллографа всю 10-разрядную последовательность выходного цифрового кода. При этом можно изменять величину входного аналогового сигнала Uх. Сигнал окончания преобразования поможет визуально выделить 10-разрядную повторяющуюся последовательность выходного параллельного кода.

Что можно сказать о работе АЦП в циклическим режиме? Постройте диаграммы ( DO и P ) для какого-либо значения входного сигнала Ux.

Примечание: при переходе из ручного режима в автоматический возможно нарушение синхронизации стенда. В этом случае следует вернуться в ручной режим, осуществить сброс регистра ( кнопками SB2,SB1) и перейти в автоматический режим.

43

4.Контрольные вопросы

1.Что такое аналогово-цифровые преобразователи и где находят применение эти устройства?

2.В чем заключается принцип поразрядного взвешивания?

3.Из каких функциональных узлов состоит схема АЦП последовательных приближений? Какие функции выполняют каждый из этих элементов?

4.Можно ли уменьшить разрядность рассмотренного в работе АЦП, если да, то какие изменения следует внести в схему? Можно ли увеличить разрядность АЦП?

5.Укажите основные достоинства АЦП последовательных приближений. Каковы недостатки данного типа АЦП?

6.Что такое время преобразования АЦП? Почему эта величина постоянна для АЦП последовательных приближений?

7.В каком случае АЦП последовательных приближений будет давать заведомо неверный выходной цифровой код?

8.От чего зависят основные погрешности рассмотренного типа АЦП?

44

Библиографический список

Основная литература

1.Беляев, Г. Б. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. [Текст]: учеб. пособие для вузов. / Г. Б. Беляев, В. Ф. Кузнецов, Н. И. Смирнов. – М. : Энергоиздат, 1982. - 320 с.

2.Данилов, А. Д. Технические средства автоматизации. [Текст]: учеб. пособие. / А. Д. Данилов. – Воронеж: ВГЛТА, 1998. - 160с.

3.Родионов, В. Д. Технические средства АСУТП. [Текст]. / В. Д. Родионов, В. А. Теренхов, В. Б. Яковлев. – М. : Высшая школа, 1989. - 263 с.

4.Шарков, А. А. Автоматическое регулирование и регуляторы. [Текст]. / А. А. Шарков, Г. М. Притыко, Б. В. Палюх. – М. : Химия, 1990.- 288 с.

Дополнительная литература

1.Каган, Б. М. Системы связи УВМ с объектами управления в АСУТП. [Текст]. / Б. М. Каган, А. И. Воителев, Л. М. Лукьянов. – М. : Сов. радио, 1978. -304 с.

2.Каган, Б. М. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. [Текст]: учеб. пособие для вузов. / Б. М. Каган, В. В. Сташин. – М. : Энергоатомиздат, 1987. - 303 с.

3.Коновалов, Л. И. Элементы и системы автоматики. [Текст]. / Л. И. Коновалов, Д. П. Петелин. – М. : Высшая школа, 1985. - 216 с.

4.Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. [Текст]: справ. / под общ. ред. С. Т. Хвоща. – М. : Машиностроение, 1987. - 640 с.

5.Петровский, В. С. Автоматика и автоматизация производственных процессов лесопромышленных предприятий. [Текст]. / В. С. Петровский. –

М.: Лесная промышленность, 1984. - 240 с.

6.Промышленные приборы и средства автоматизации. [Текст]: справ. пособие / В. В. Черенков, В. Я. Баранов, Т. Х. Безновская и др. – М. : Машиностроение, 1987. - 847 с.

7.Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. [Текст]. / под ред. У. Т. Томпкинса, Дж. Уэбстера: пер. с англ. – М. : Мир, 1992 – 592 с.

8.Строганов, Р. П. Управляющие машины и их применение. [Текст]: учеб. пособие для вузов. / Р. П. Строганов. – М. : Высшая школа, 1986. - 240 с.