 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ККП на базі магнітних компараторів постійного струму
 |
Найточнішими 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 рівністьI1W1=I2W2>>∆H∙l, тому можна записати
. (8.31)
Якщо кількість витків W1 пропорційна до вхідного коду N, то і значення струмуI2 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].
Індуктивні ККП
 |
На базі індуктивних подільників напруги (ІПН) будують прецизійні (з похибкою порядку 0,0001 %) засоби метрологічного забезпечення, які можуть працювати в широкому частотному діапазоні - від інфранизьких до високих частот (від декількох Гц до декількох МГц). Коефіцієнт поділу ІДН, виконаного на тороїдному осерді з матеріалу з високою магнітною проникністю при густому навиванні зі скруткою секцій обмоток і великому опорі навантаження, дорівнює відношенню числа витків відповідних обмоток подільника. Наприклад, для тридекадного ІДН (рис. 8.8) вихідна напруга UN
Рис. 8.8. ККП змінної напруги на основі індуктивних подільників напруги
рівна [77]
, (8.32)
де W1, W2, W3 – повні числа витків відповідних розрядів ІДН; WN1, WN2, WN3 – змінні числа витків відповідних розрядів, які відповідають числам десяткового трирозрядного вхідного коду; W1N1, W1N2 - числа витків відповідних розрядів, які відповідають одиниці молодшого розряду даної декади.
Ємнісні ККП
 |
В мікроелектронній інтегральній МДН-технології точність виготовлення конденсаторів (відносна похибка ±0,06 %) в декілька разів вища від точності виготовлення резисторів. Температурний коефіцієнт ємності (26 . 10-6 1/К) набагато менший температурного коефіцієнта опору (400 . 10-6 1/К). Це ж стосується і коефіцієнта впливу напруги для конденсаторів (10 . 10-6 1/В), а для резисторів – 800 . 10-6 1/В. Висока точність і стабільність виготовлення інтегральних МДН-конденсаторів послужили основою розроблення методу дискретного переносу зарядів [41, 78-80]. Інтегральні матриці конденсаторів виготовляються з відношенням номінальних ємностей не більшим 28=256. В точніших перетворювачах використовуються тонкошарові конденсатори. Найточнішою схемою конденсаторного ККП є матричний паралельний перетворювач (рис. 8.9) [79, 80]. Двійкове слово паралельно подається на
СВЗ – схема вибірки-зберігання
Рис. 8.9 Структурна схема ККП з матрицею конденсаторів
затвори МДН-ключів S1, S2, …, Sn і керує бітами у відповідних розрядах синхронно з фазами генератора керування. У фазі 1 всі конденсатори підключені до спільної шини, а в другій фазі – до напруги Е0 тільки при коефіцієнті комутації bi=1 (bi=0 – конденсатори підключені до спільної шини). Таким чином, кожен конденсатор, підключений до опорної напруги Е0, вносить свій вклад у вихідну напругу Uвих
, (8.33)
де СТ=С0 . 2n+1 – сумарна ємність матриці та конденсатора С0.
У фазі 2 вихідна напруга матриці запам’ятовується в СВЗ.
Паразитна ємність викликає нелінійне зміщення DU вихідної напруги
, (8.34)
і для забезпечення високої точності перетворювача повинна виконуватись умова Cp<C0/2, що затруднено на практиці.
Іншим джерелом похибки є інструментальні похибки матриці конденсаторів [79, 80].
Для усунення чутливості до паразитних ємностей можна використати ефект “віртуальної землі” з використанням операційного підсилювача, тоді
, (8.35)
де С – ємність запам’ятовуючого конденсатора у від’ємному зворотному зв’язку; езм– напруга зміщення ОП.
Недоліком паралельних конденсаторних перетворювачів є велика площа, яку вони займають на кристалі інтегральної мікросхеми. Значно економніше використовується вона в послідовних конденсаторних перетворювачах (рис. 8.10) [79, 80]. Для цієї схеми повинна виконуватись умова C1=C2. Перетворення двійкового слова здійснюється послідовно, починаючи з найменшого розряду b0. Конденсатор С1 заряджається до напруги Е0 при b0=1 шляхом замикання ключа S2 або розряджається при b0=0 шляхом замикання S3. Одночасно конденсаторС2 розряджається через ключ S4. Потім при розімкнених ключах S2–S4 замикається ключ S1, що викликає подія заряду, тоді
. (8.36)
Рис. 8.10. Послідовний ємнісний ККП
 |
Допоки на конденсаторі С2 зберігається заряд, процедура заряду конденсатора С1 повторюється для наступного розряду
. (8.37)
Таким самим способом здійснюється перетворення для решти розрядів слова керування
. (8.38)
Для реалізації цієї схеми потрібна лише пара конденсаторів для слів довільної розрядності. До недоліків цих перетворювачів слід віднести невисоку швидкодію.
Поиск по сайту: