2.9 Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (глин)

ГЛИН – называется электронное устройство, у которого выходное напряжение в течение рабочей стадии нарастает почти прямолинейно от начального уровня до предельного значения, а затем в стадии восстановления возвращается к исходному уровню (рисунок 2.25).

Применяется линейно-изменяющееся напряжение:

• в схемах развертки луча ЭЛТ;

• в измерителях интервалов времени.

U

+U_п

Принцип работы схем ГЛИН основан на применении интегрирующей цепи (RС) совместно с ключевым каскадом (диод, транзистор и т. п.), позволяющим осуществить периодическую коммутацию цепи.

t

t_обр

t_пр

U_m

U_min

U_max

t

t

t_обр

t_пр

U_вх

-

+

заряд

разряд

U_вых

U_вых

V

U_вх

C₂

C₁

R₂

R₁

Рисунок 2.25 – Схема ГЛИН и временные диаграммы его работы

Работа схемы: при подаче на вход отрицательного импульса VТ закрывается когда заряжается через R₂ (большое). При отсутствии импульса транзистор открыт и насыщен за счет смещения на базе, поданного через R₁. Конденсатор «С» быстро разряжается через (К-Э) открытого транзистора VТ.

Напряжение на «С» при заряде:

U_с (t) = U_п [1-exp (-1/ ( R₂ C))], откуда коэффициент нелинейности схемы ξ = t_пр / (R₂ C)

2.10 Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) – функциональный узел, однозначно преобразующий кодовые комбинации цифрового сигнала в значении аналогового сигнала.

Основой для нахождения однозначного соответствия может служить соотношение: U_вых = Е₀ (ХТ2^-1 + Х₂2^-2 + … + Х_N2^-N),

где U_вых – напряжение на выходе ЦАП; Е₀ – опорное напряжение;

Х (Х₁, Х₂,… Х_N) – цифровой код; Х_I принимают значение 0 или 1.

При определении Е₀ каждому Х_I на выходе устройства соответствует напряжение U_вых.

Схема включает (рисунок 2.26):

• Е₀ – источник опорного напряжения;

• матрицы двоично – весовых регистров (R₁);

• К_П – ключи;

• 

  R₁ = R

  дифференциальный ОУ.

DA

(ЦАП)

U_вых

K_n

K_n

K_n

K_n

X₄

X₃

X₂

X₁

X_вх

R_ос = R × 2^-1

R_n = 2ⁿR

R₃ = 4R

R₂ = 2R

Рисунок 2.26 – Схема ЦАП

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) – решают задачу поиска однозначного эквивалента аналоговому сигналу цифрового кода. На вход АЦП поступает аналоговый сигнал и после конечного времени преобразования на его выходе появляется цифровой код.

Рассмотрим АЦП параллельного кодирования (рисунок 2.27). Этот метод заключается в следующем:

U_вх подается одновременно на первые входы каждого из компараторов (К), а их вторые входы подключены к источникам равномерно изменяющихся опорных напряжений (4 источника).

Приоритетный шифратор (ПШ) формирует выходной цифровой сигнал, соответствующий самому старшему номинальному параметру. Этот способ отличается наибольшим быстродействием.

+E_п

Параллельные преобразователи имеют от 16 до 256 уровней квантования (от 4 до 8 разрядов выходного кода). При большом числе разрядов АЦП становится чрезмерно дорогостоящим.

U_вх

0

1

2

3

4

5

6

7

К

К

К

К

К

К

К

К

R

R

R

R

R

R

R

R

R

Рисунок 2.27 – Схема АЦП

В АЦП происходят два процесса:

• деление;

• кодирование.

От датчиков измерительных устройств аналоговые сигналы поступают обычно в виде изменяющегося значения I или U.

1 Весь диапазон изменения входного сигнала разбивается делением в АЦП на интервалы, которым присваиваются двоичные коды.

2 Кодирование входного сигнала производится сравнением его значения со значениями выделенных интервалов, в результате чего входной сигнал заменяется цифровым машинным кодом.