Структурная схема преобразования аналогового сигнала с измерительного преобразователя в цифровую форму

Реальная передаточная функция в статическом режиме имеет вид Y = k(1+γ)X + Δ0 + Δ[F(X)] и может отличаться от идеальной смещением нуля Δ0, наклоном γ и нелинейной составляющей Δ[F(X)].

Итак, для реализации основных операций управления необходимо аналоговый входной сигнал g(t) преобразовать в цифровую форму , т.е. представить его в виде последовательности кодов, поступающих с определенным тактовым интервалом (рис. 44). Такое преобразование включает в себя два этапа: амплитудное квантование и временное квантование.

рисунок - Амплитудное квантование сигналов

Квантование по уровню заключается в округлении значений процесса g(t) до величин , представленных конечным числом разрядов. Этот процесс можно пояснить графиком, представленными на рисунке. Процесс с непрерывными значениями сравнивается по величине с расположенными через интервал D амплитудного квантования уровнями. При этом вместо g(t) выбирается номер ближайшего уровня квантования. Предположим, что динамический диапазон значений входного сигнала g(t) ограничен и составляет интервал (gmin, gmax). Очевидно, общее число N уровней квантования определяется по формуле

.

При заданном числе уровней квантования N можно определить необходимое число разрядов для передачи. Например, для наиболее часто встречающейся двоичной системы число разрядов n = log 2 N . Если, скажем, N = 1024, то необходимо применять десятиразрядный двоичный код.

При замене аналогового сигнала g(t) числом с конечным числом разрядов возникает случайная ошибка амплитудного квантования .

Диапазон возможных значений этой ошибки ограничен: - D/2<(t)<D/2. При большом числе уровней квантования считается, что ошибка имеет равномерное распределение в пределах этого диапазона

Нетрудно найти дисперсию случайной ошибки с равномерным распределением: (e) de =

Поскольку =g (t)+ e (t), можно считать, что амплитудное квантование приводит к появлению дополнительной помехи e (t) с дисперсией . Таким образом, эквивалентная схема процесса амплитудного квантования может быть представлена в виде:

Число уровней квантования обычно выбирают исходя из анализа действия этой дополнительной помехи e(t) на систему управления. Обычно применяют стандартные схемы преобразования аналоговых сигналов в 8-, 10-, 12- или 16 - разрядный двоичный код. При этом соответственно число уровней квантования 28 = 256, 210 = 1024, 212 = 4096 или 216 = 64000.

При использовании цифровой обработки аналоговый сигнал должен быть сначала преобразован в цифровой с помощью таких операций, как дискретизация по времени и дискретизация по уровню (квантование). После обработки с помощью цифровых фильтров, цифровой сигнал преобразуется снова в аналоговый. Таким образом, структурную схему цифровой обработки аналогового сигнала можно представить в следующем виде

Блоки дискретизации по времени и квантования по уровню образуют аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Дискретизация осуществляется с помощью специального ключа, работающего с периодом Т от опорного высокостабильного генератора. На выходе ключа из аналогового сигнала образуется последовательность коротких импульсов с амплитудами, равными сигналу s(t) в момент отсчета. При квантовании по уровню каждый отсчет измеряется и преобразуется в кодовое слово - двоичное число, составленное из n разрядов, каждый из которых представлен нулем или единицей (например, паузой или стандартным импульсом). Число уровней квантования равно 2n

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Цифровой тахометр
Современный этап развития научно-технического прогресса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизни и деятельности человека. Важную роль при э ...

Электронные компоненты
Прогресс современной техники, высокие требования к точности, помехозащищенности, быстродействию привели к усложнению электронных узлов и блоков радиоаппаратуры и оборудования. Усложне ...

Модернизация сети телекоммуникаций района АТС-38 г. Алматы
В связи с нормализующимися рыночными отношениями, усилением конкурентной борьбы между операторами связи за рынки сбыта, резкое увеличение спроса на сервисные услуги, к сетям телекоммуник ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2021 www.techmatch.ru