Расчёт функциональной схемы




 

Проведём назначение требований узлам функциональной схемы (рисунок 4) в соответствии с техническим заданием. Для всякого преобразователя аналоговой величины в код расчет структуры начинается с определения числа уровней квантования Nx max или числа разрядов n АЦП:

 

Nx max = Xm / Δk, (1)

 

где Xm - максимальное значение входной величины, Δk - шаг квантования.

Разрядность АЦП n определяется как:

=logaNx max, (2)

 

где а - основание системы счисления АЦП.

Число разрядов округляется до ближайшего большего целого значения n ≥ logaNx max.

Суммарную погрешность устройства представим двумя составляющими:

 

, (3)

 

где δмет - погрешность метода, реализуемого в устройстве (преобразования аналоговой величины в дискретную);

δинст - инструментальная погрешность, обусловленная не идеальностью применённых функциональных узлов.

По техническому заданию погрешность преобразования не более 1%. Для разделения суммарной погрешности на методическую и инструментальную, на основе знания возможностей и параметров современной функциональной и элементной базы электронных устройств, распределим суммарную погрешность следующим образом:

 

;

.

 

Тогда максимально допустимый погрешностью шаг квантования находим по формуле:

 

. (4)

 

Определим необходимое количество уровней квантования для проектируемого АЦП:

 

Nx max = Xm/Dk = 10/0,02≈ 500. (5)

 

Определим минимальное количество разрядов АЦП, которое может обеспечить рассчитанное число уровней квантования.

 

, (6)

 

или . Возьмем n=9.

Будем использовать структуру АЦП с 2-мя группами: 5 двоичных разрядов в первой и 4 во второй группе.

При кванте АЦП в 20 мВ и числе разрядов n=9, максимальное значение входного напряжения которое он сможет зарегистрировать определяется:


Uвх max = (2n-1)×Dk = (29-1)×0,02 = 10,22 В. (7)

 

Рассчитаем опорные напряжения для каждого АЦП. Максимальное напряжение которое должен преобразовать второй АЦП найдём так:

 

Uоп 2 = (24-1)×0,02 = 0,3 В. (8)

 

Это и будет опорное напряжение для второго АЦП. Для первого же АЦП максимальное опорное напряжение будет равняться:

 

Uоп 1 = Uвх max - Uоп 2 = 10,22 - 0,3 = 9,92. (9)

 

По ТЗ преобразование сигнала должно происходить за 5 мс. Тогда время полного преобразование поделим на 2 основных группы преобразований состоящих из первого и второго АЦП.

 

tпр узла= tпр/2 = 5/3 мс = 2,5 мс. (10)

 

Примем ограничение на время преобразования для первого и второго АЦП и ЦАП:

 

τ = tпр/3 = 5/3 мс = 1,6 мс. (11)

 

Генератор строб импульсов должен последовательно приводить в действие первый и второй АЦП, тогда его частота будет равна:

= 1/ tпр узла = 1/2,5 мс = 400 Гц. (12)

 

Результаты расчетов занесены в таблицу 1.

 

Таблица 1 - Требования к основным узлам

Наименование параметров Обозначение Единицы измерения Значение параметров узлов схемы
      АЦП1 АЦП2 ЦАП Генератор строб-импульсов Регистр ИОН 1 ИОН 2
Выходные Uоп В           9,92 0,3
Входные                  
Временные и частотные f Гц              
  tпр мс 1,6 1,6 1,6        
Прочие Число разрядов шт              
  Основание системы счисления                

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: