Очевидно, что это достигается за счет уменьшения общего числа каналов. В примере, приведенном на рис. 4.31(b), частота взятия выборок у первых двух каналов в четыре раза выше, чем у остальных; общее число каналов уменьшается в этом случае на шесть.
Непосредственную коммутацию, показанную на рис. 4.31(а), не так легко осуществить практически, особенно в случае мультиплексоров с большим числом каналов. Проблема заключается в перекрестных помехах и частичном прохождении на выход сигналов из тех каналов, которые в данный момент отключены. Эта проблема возникает из-за того, что (полевые) транзисторы, используемые в ключах, не являются идеальными. Кроме того, каждый ключ добавляет паразитный (нагрузочный) импеданс между входом и землей. Если мы поместим большое число ключей параллельно, то уровни шумов и эффекты, связанные с нагрузкой, окажутся недопустимыми. Поэтому в мультиплексорах с большим числом каналов применяется «подкоммутация». Как показано на рис. 4.31 (с), подкоммутация осуществляется в несколько этапов. В примере, приведенном на рисунке, один канал мультиплексора с непосредственной коммутацией (рис. 4.31 (а)) подвержен действию перекрестных помех со стороны, скажем, 15 других каналов, тогда как в схеме, указанной на рис. 4.31(с), число каналов, служащих источником перекрестных помех, ограничено 3 каналами и 3 подканалами.
Когда мультиплексирование применяется для коммутации малых по величине сигналов, сопровождаемых собственным шумом, особенно важно обеспечить защиту от внесения других помех. На рис. 4.32(а) показано, как обычно измеряются большие по величине сигналы. Даже в том случае, когда источник сигнала Vv находится на некотором расстоянии от усилителя А, напряжение Vg между земляными точками усилителя и источника пренебрежимо мало по сравнению с Vv. В этом случае оказывается достаточным мультиплексор с асимметричной (по отношению к земле) структурой. Такой «асимметричный мультиплексор» приемлем, когда Vg = 0 или Vg / Vv очень мало. Если эти требования не выполнены, то необходимо применить «симметричный мультиплексор» (указанный на рис. 4.32(b)).
В таком мультиплексоре происходит одновременное переключение двух входов для каждого канала. При этом важно, чтобы усилитель А обладал большим
4.5 Системы сбора данных 317
«коэффициентом ослабления синфазного сигнала» (см. раздел 2.3.3.3). Более простое, но несколько менее эффективное решение приведено на рис. 4.32(с). Применяя показанный здесь «псевдосимметричный мультиплексор», мы предполагаем, что для всех источников входных сигналов напряжение помех Vg примерно одинаково. Однако обычно это справедливо только приближенно; правда, при таком методе мультиплексирования не предъявляются столь серьезные требования к нечувствительности усилителя по отношению к синфазному сигналу, как в случае симметричного мультиплексора. Чтобы точно измерять малые по величине сигналы, необходимо применять экранирование (рассмотренное в разделе 2.3.3.3). В таких случаях при мультиплексировании экран также переключается; поэтому на один канал необходимо иметь три ключа.
Центральный цифровой процессор системы сбора данных способен воспринимать информацию только в дискретные моменты времени. Когда нужно, чтобы процессор осуществлял совместную обработку нескольких входных сигналов, как правило, предполагается, что выборки из всех этих сигналов берутся в один и тот же момент времени. Однако на практике при мультиплексировании по описанному выше принципу выборки из разных сигналов берутся последовательно. Поэтому соответствующие выборки сдвинуты немного по времени. Эта задержка между выборками в нескольких параллельно обрабатываемых сигналах известна как «разнесение». При обработке разнесение вносит нежелательный сдвиг по фазе. Можно минимизировать разнесение, подключив сигналы, которые должны обрабатываться в одном алгоритме, таким образом, чтобы все они вводились в соседних каналах мультиплексора. Тогда выборки из этих сигналов будут отстоять друг от друга только на короткое время. Если и при таком методе вносится слишком большой сдвиг по фазе, то можно воспользоваться так называемым «синхронным мультиплексированием». Это может оказаться дороже (см. рис. 4.33), но такой способ является единственным правильным решением, позволяющим избежать разнесения полностью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.