Oslash; Аналогово-цифровые преобразователи

Рассмотрим принцип действия преобразователя, работающего методом поразрядного кодирования информации. Он служит для преобразования входного напряжения в последовательность импульсов, соответствующую записи величины этого напряжения в двоичном виде. Принцип действия преобразователя основан на сравнении входного напряжения U_x с суммой эталонных напряжений åU_э, вырабатываемых внутри преобразователя. Сравнение происходит до тех пор, пока сумма эталонных напряжений не будет равна с заданной точностью входному напряжению. Применяются различные разомкнутые и замкнутые схемы преобразователей. Принцип действия преобразователя рассмотрим на примере наиболее простой многоэталонной разомкнутой схемы на базе реле, приведенной на рис. 90.

Рис. 90. Схема многоэталонного цифрового преобразователя напряжения

Схема состоит из последовательно соединенных разрядных блоков, число которых равно числу бит в байте информации, принятом в данной системе (на рисунке приведены два блока). На входе усилителя 1 неизвестное напряжение U_x сравнивается с эталонным – для двоичной системы счисления, где DU – минимальное эталонное напряжение, соответствующее разрешаю­щей способности преобразователя.

Если , то полученная разность отрицательна и в старшем разряде кода устанавливается ноль. При этом реле P₁ не срабатывает и на входе усилителя 2 будет производиться сравнение . При реле P₁ сработает, в результате чего U_э в качестве слагаемого поступает на все последующие каскады сравнения. При этом на втором усилителе U_x сравнивается с , и в старшем разряде кода устанавливается единица при помощи дополнительных контактов реле P₁ и так далее. Процесс сравнения напряжений производится до получения положительной разности. При этом в соответствующем разряде ставится единица.

Для i-го каскада сравнения

, (118)

где U_i-1 – напряжение, полученное на предыдущем каскаде; – эталонное напряжение каскада; K_i – значение
i-го разряда выходного кода, .

Многоэталонные преобразователи в настоящее время выполня­ются на основе бесконтактных электронных триггеров. Недостатком рассмотренного преобразователя является большое число высокостабильных источников напряжения. В одноэталонном преобразователе имеется один источник напряжения и по дополнительному усилителю со стабильным коэффициентом усиления в каждом каскаде. Преобразователи с замкнутой схемой имеют линию обратной связи, что повышает надежность преобразования.

Кроме рассмотренного метода поразрядного кодирования информации при передаче ее на большие расстояния в телекоммуникационных системах используются и иные методы: последовательного счета (временное кодирование), частотная модуляция и так далее. Но, как правило, они используются либо при значительной длине каналов связи, либо при передаче специфической информации, в системах управления подъемно-транспортных, строительных и путевых машин не применяются и в объеме настоящего курса лекций рассматриваться не будут.

Контрольные вопросы и задания

1. Как отразить в виде контактов реле следующие логические операции:

– умножение;

– сложение;

– отрицание?

2. Охарактеризуйте основные логические функции: запрет; несовместимость; память; «стрелка Пирса»; «штрих Шеффера».

3. Охарактеризуйте логические элементы: конъюктор, дизъюнктор, инвертор.

4. Охарактеризуйте логический элемент «ИЛИ-НЕТ».

5. В чем заключается принцип действия сумматора на потенциометрах?

6. Назовите множительно-делительные свойства моста.

7. Опишите интегрирование и дифференцирование на операционных усилителях.

8. В чем заключается принцип действия цифрового преобразователя напряжения?