Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)

 

АЦП предназначены для преобразования аналоговых (непрерывных) сигналов тока или напряжения в импульсы, длительность или частота следования которых пропорциональны напряжению или току датчика. АЦП позволяют согласовывать сигналы аналоговых датчиков с цифровыми устройствами и с цифровыми вычислительными машинами. Времяимпульсный преобразователь применяется для преобразования выходного напряжения датчика в импульсы, длительность которых пропорциональна напряжению.

Рассмотрим работу преобразователя, функциональная схема которого показана на рисунке 2.4. Генератор тактовых импульсов (ГТИ) вырабатывает тактовые импульсы с постоянной частотой следования, которые используются для запуска преобразователя.

 

Рисунок 2.4 – Времяимпульсный преобразователь напряжения

 

Очередной тактовый импульс переводит триггер в другое устойчивое состояние. При этом напряжение на выходе триггера скачком изменяется от 0 до Е_к (рисунок 2.4б). Этот скачок напряжения интегрируется. На выходе интегратора получается линейно-нарастающее напряжение. Когда это напряжение сравняется с напряжением датчика U_д, то сравнивающее устройство (СУ) выдает импульс, называемый импульсом сброса, который возвращает триггер в исходное состояние. При этом напряжение на выходе триггера скачком уменьшается от Е_к до 0. В результате на выходе триггера получается импульс напряжения положительной полярности – выходной импульс. После этого напряжение на выходе интегратора уменьшается до 0. С приходом следующего тактового импульса все повторяется снова. Из треугольника АВС имеем AC = BCctgα. Так как AC = t_и и ВС = МU_д, то получим

t_и = Mctgα·U_д = КU_д,

где K = Mctgα – коэффициенты передачи;

М – масштаб коэффициента передачи.

Таким образом, на выходе преобразователя получаются импульсы напряжения, длительность которых t_и пропорциональна мгновенному значению напряжения датчика в момент сравнения.

Преобразователь напряжения – частота предназначен для преобразования выходного напряжения датчика в частоту следования импульсов, амплитуда и длительность которых постоянна.