Простейшая схема устройств сопряжения с объектом (УСО). Конфигурации УСО. Интегральные цифроаналоговые преобразователи (ЦАП). Настройка ЦАП. Интегральные АЦП. Принципы построения многоканальных АЦП

Лекция 1

Простейшая схема УСО

Качество системы определяется не только качеством закона управления, но и качеством всех узлов, входящих в УСО.

Требования к УСО:

- высокая точность (точность средств сбора и передачи данных)

- высокое быстродействие (получение информации, скорость передачи по каналам связи, время построения закона управления)

- высокая надёжность (всех узлов УСО)

- стоимость

- УСО должно выполнять как можно больше функций для разгрузки ЭВМ, если это не требует больших затрат

УСО – это комплекс тех. и программ. средств предназначенных для получения информации от ОУ, её первичному преобразованию и передаче по каналу связи и вводу в ЭВМ. А так же организация обратного канала (вывод из ЭВМ, передача по каналу связи, преобразование в управляющее воздействие)

ЦСАУ (цифровые системы автоматического управления)

1. Получение и преобразование информации (I группа)
2. Передача инф. по Л.С. Ввод инф. в ЭВМ (II группа)

I группа:

1. Датчики или измерительные преобразователи (датчик требует питание и всякие "причиндальчики")

2. Согласующий усилитель (ОУ, инструментальные, с гальванической развязкой, заряда)

3. Нормализующий усилитель

4. АЦП

5. ЦАП

6. Преобразователи информации (специфическая поебень)

II Группа:

1. Интерфейсы

2. Модемы

Лекция 2             10.09.2001

Конфигурации УСО

1. С одной ЭВМ в непосредственной близости с ОУ

УПИ – устройство получения информации

АК – аналоговый комутатор

МАЦП – многоканальный аналого-цифровой преобразователь

ИМ – исполнительный механизм

DMUX – цифровой мультиплексор

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь

2. С одной ЭВМ расположенной на значительном расстоянии от ОУ

АПД – аппаратура передачи данных

ЛС – линия связи

3. С двумя ЭВМ, одна из которых расположена в непосредственной близости, другая - на значительном расстоянии.

4. Обобщённая схема (структурная) УСО

(может изменяться в зависимости от критериев)

ИУ – инструментальный усилитель

УЗ – усилитель заряда

УГР – усилитель с гальванической развязкой

ПП – первичные преобразователи

УЦУ – усилители с цифроуправляемыми коэффициентами

ФНЧ – фильтр низких частот

ФВЧ – фильтр высоких частот

ПФ – полосовой фильтр

УМ – усилительный механизм

Назначения каждого из блоков:

1) Датчик и измерительный преобразователь – воспринимают измерительный параметр и преобразуют его в величину, удобную для дальнейшего преобразования.

2) Инструментальный усилитель предназначен для работы с датчиками включенными по мостовой схеме и обеспечивает подавление синфазной составляющей согласования тракта преобразования с выхода сопр. датчика и усиления с высокой точностью.

3) Усилитель заряда предназначен для согласования системы с пьезодатчиком.

4) Первичный преобразователь – преобразование выходного сигнала в сигнал удобный для дальнейшего преобразования. Тип П.П. определяется УСО

5) Фильтры (ФНЧ, ФВЧ, ПФ) предназначены для подавления помех и выделения полезного сигнала (смотреть полосу частот)

6) Аналоговый комутатор осуществляет поочерёдное включение аналоговых каналов ко входу АЦП

7) Усилитель с цифроуправляемыми коэффициентами – усиление аналоговых сигналов до требуемых диапазонов АЦП, а так же приведение аналоговых сигналов к требуемой шкале измерения.

8) АЦП преобразует аналоговый сигнал в 2-ый код

9) Интерфейс обеспечивает электрическое и логическое сопряжение оборудования сбора данных подключаемых аппаратурой данных или ЭВМ

10) Аппаратура передачи данных обеспечивает 2 функции:

- автоматическое или ручное подключение абонентов к сети передачи данных

- для передачи по каналам связи, а так же кодирование помехоустойчивым кодом.

11) ЭВМ предназначена для построения кода

12) Усилитель мощности обеспечивает согласование аналогового сигнала с ЦАП с исполнительным механизмом по мощности

Лекция 3           14.09.2001

Интегральные Цифроаналоговые Преобразователи

ЦАП – устройство преобразования цифр. коды в пропорциональный или аналоговый сигнал.

ЦАП бывают : с выходом по току Iвых = F(N), и с выходом по напряжению Uвых = F(n)

Маркировка: ПА или ADC или #/Ç

Применение ЦАП:

1. результаты вычисления процессора должны быть представлены в аналоговой форме.

2. Для получения изображения на электронных лучевых трубках

3. Для цифроуправляемых источников питания

4. Для цифроуправляемых усилителей

5. Для построения АЦП замкнутого типа

Состав ЦАП:

1. Вывод для подключения внешнего источника опорного напряжения

2. Выводы для подключения преобразуемого кода

3. Выводы для выходного сигнала

Внутренний состав:

4. Резестивная цепочка (матрица) для задания эталонных токов (напряжений)

5. Электронные ключи для подключения эталонных напряжений (токов) на выход ЦАП

Дополнительные узлы:

6. Внутренний источник опорного напряжения

7. Внутренний регистр памяти (такие ЦАП называются синхронными или тактируемыми). Регистры используются для записи входного кода.