Информатика и выч. техника \ Интеллектуальные средства измерения

Виртуальный генератор сигналов специальной формы, страница 3

· масочное ПЗУ (SIN ROM), содержащее таблицу преобразования отсчетов фазы в отсчеты синусоиды;

· ЦАП с токовым выходом (DAC);

· стабилизатор напряжения (REGULATOR).

Работает микросхема следующим образом. В 28-разрядном накапливающем сумматоре (PHESE ACCUMULATOR) формируется отсчет фазы синусоиды, значению фазы 2π соответствует число 228. Шаг ΔP увеличения отсчета фазы, определяющий частоту генерируемого сигнала, хранится в регистре FREQ0 или FREC1 и может принимать значения от 1 до (228-2). Частота f генерируемых микросхемой сигналов определяется соотношением: f= ΔP×fmclc/228, где fmclc – частота тактового сигнала.

Для формирования отсчета выходного сигнала используются 12 старших разрядов числа, полученного  в накапливающем сумматоре. Фазовая модуляция генерируемого сигнала осуществляется путем прибавления к числу, сформированному накапливающим сумматором, значения фазового сдвига, хранящегося в регистре PHESE0 или PHESE 1. дискретность модуляции фазы составляет 2π/4096.

В режиме генерации пилообразного сигнала отсчет фазы подается непосредственно на вход ЦАП, в режиме генерации синусоидального сигнала отсчет фазы преобразуется в отсчет синусоиды в масочном ПЗУ. Стабильность амплитуды генерируемых сигналов обеспечивается встроенным в микросхему опорным источником.

Основные параметры микросхемы:

·  максимальный уровень выходного сигнала 650 мВ;

·  минимальный уровень выходного сигнала 38 мВ;

·  температурный дрейф выходного напряжения 2×10-4/°С;

·  диапазон рабочих температур -40…+105°С;

·  отношение сигнал/шум не менее 55 дБ;

·  суммарный коэффициент гармоник не более -56дБ.

При тактовой частоте 25 МГц разрешение по частоте составляет 0.1 Гц, при снижении тактовой частоты до 1 МГ разрешение уменьшается до 0.004 Гц. Микросхема может также генерировать сигналы с фазовой или частотной манипуляцией.

Микросхема AD9834, снабженная высокостабильным тактовым генератором с фиксированной частотой и микропроцессорной системой управления, может формировать испытательные сигналы различной формы и частоты.

Супервизор предназначен для контроля работы микроконвертера.

Супервизор ADM6315 позволяет устанавливать одно из 6 напряжений по заданному порогу в диапазоне от 3 до 5 В. Длительность импульсов может иметь 4 значения в диапазоне от 1 до 1120 мс в зависимости от требований, предъявляемых к микропроцессорной системе.

Особенности супервизора ADM6315:

·  превосходит по характеристикам аналогичную ИМС МАХ6315;

·  предназначен для работы в широком диапазоне температур;

·  потребление не более 5 мкА;

·  прецизионный монитор напряжений источников питания номиналом 3 или 5 В;

·  функции установки сохраняются при снижении напряжении питания до 1 В;

·  может быть использован для установки в исходное состояние вручную;

·  совместим с выводами ADM811;

·  миниатюрный корпус SOT143.

Цифровой генератор, разработанный по данной функциональной схеме позволяет формировать сигналы сложной формы путем программирования параметров этих сигналов.

С использованием такого генератора можно формировать сигналы синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы, при этом разрешение по частоте составляет 0.1 Гц, а по фазе – 0.1°, что позволяет получить когерентные по частоте сигналы. Такие генераторы используются чаще всего при цифровой модуляции и перестройке частоты. Параметры сигнала требуемой формы могут быть запрограммированы с помощью ПК или рабочей станции. Длина управляющего слова составляет 16 разрядов.

Синусоидальный сигнал может быть представлен в выражении:

.

Амплитуда сигнала является нелинейной величиной, поэтому такие сигналы достаточно трудно формировать в цифровом виде. С другой стороны, фаза синусоидального сигнала – величина линейная, то есть, если известна длительность тактового интервала, можно определить изменение фазы во всем периоде синусоидального сигнала:

,

,

,

где f – частота формируемого синусоидального сигнала,

  – фазовый сдвиг,

fclk – тактовая частота синтезатора. [5].

Таким образом, зная сдвиг фазы и тактовую частоту, можно генерировать синусоидальный сигнал необходимой частоты. Если не использовать коэффициенты, хранящиеся в ROM-памяти, синтезатор будет генерировать треугольные сигналы. Сигнал прямоугольной формы генерируется с помощью внутреннего таймера синтезатора AD9834 (вывод 16) в соответствии с выражением:

где N – кодовое слово, задающее частоту выходного сигнала.

Выходной сигнал синтезатора имеет эквивалентное разрешение 28 разрядов, это позволяет формировать сигналы различной формы в полосе частот до 1 МГц с разрешением 0.1 Гц. Два фазовых регистра синтезатора обеспечивает 12-разрядное разрешение по фазе в соответствии с выражением:

где N1 – кодовое слово, задающее величину фазового сдвига.

Преобразователь DAC0 в составе микроконвертора ADuC831 управляет напряжением смещения нуля генератора. Так, например, если R1=R2 и коэффициент усиления усилителя АМР2 равен 8, то напряжение на его выходе равно

что позволяет обеспечить размах напряжения на выходе генератора ±10 В.

Резисторы R6 и R9 позволяет обеспечить необходимый коэффициент усиления усилителя АМР3, если управляющие выходы ключей RDRIVE подключены к дискретным входам/выходам микроконвертера. Это дает возможность управлять программно не только частотой, но и амплитудой генератора сигналов. Если на выходе генератора требуется обеспечить высокое усиление сигнала, желательно использовать узкополосный фильтр для ослабления шумов. Фильтр третьего порядка позволяет устранить нежелательный шум на выходе генератора, о чем свидетельствует спектральное распределение выходного шума.

Данный генератор предназначен для  применения в системах цифровой модуляции, а также при построении генераторов качающейся частоты, антенн с частотным сканированием и эталонных генераторов в системах ФАПЧ. [6].

Далее приведен алгоритм работы генератора.


Алгоритм работы генератора

Рисунок 2.2 - Алгоритм работы генератора


Помехозащищенность интеллектуальных систем измерения

При построении электронных систем измерения или ИВК приходится располагать отдельные устройства этих средств (аналоговых и цифровых), а также каналы передачи информации в непосредственной близости от энергетических установок,  распределительных щитов и другого электро-технического оборудования, которое является источником помех. Помехи в средствах измерения определяют величины паразитных наводок.

Под паразитными наводками понимают передачи напряжения и тока  из одного устройства в другое по цепям  не предусмотренных схемой.

При учете действия паразитных наводок всегда необходимо рассматривать три фактора:

1)  источник наводок напряжения, т.е. помехи;

Скачать файл