Частотные преобразования

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ КЛАССИФИКАЦИИ

Устройства время-импульсного кодирования являются преобра­зователями аналоговой величины во временной интервал, выражен­ный в виде длительности импульса, в течение которого производится подсчет числа импульсов генератора эталонной частоты. Число импульсов, зафиксированное в счетчике к концу интервала измере­ния, однозначно характеризует значение преобразуемой аналоговой величины (рис. 40,а).

В устройствах время-импульсного кодирования изменение воз­действующей на преобразователь аналоговой величины x(t) приводит к широтно-импульсной модуляции импульсов, следующих через рав­ные интервалы времени, определяемые тактовыми импульсами.

Изменение длительности импульса в соответствии с текущим значением модулирующего воздействия x(t) называют широтно-им - пульсной модуляцией первого рода. В этом случае длительность импульса пропорциональна значению^ модулирующей величины в мо­мент ее определения (рис. 40,6). Основным типом преобразователя аналоговой величины, использующим широтно-импульсную модуля­цию первого рода, является устройство, в котором уравновешиваю­щая входную аналоговую величину x(t) эталонная величина яр (/) (пилообразная или ступенчатая) формируется независимо от xt) и непрерывно сравнивается с x(t). Равенство уравновешивающего и входного сигналов соответствует одному фронту широтно-моду - лированного импульса, другой фронт модулированного импульса соответствует фиксированному моменту времени, определяемому так­товыми импульсами, период повторения которых Т0

В случае широтно-импульсной модуляции второго рода. дли­тельность импульса пропорциональна модулирующему воздействию x{t) в фиксированные равноотстоящие друг от друга моменты вре­мени, соответствующие положению тактовой точки (рис. 40,в).

Основой работы устройства, использующего широтно-импульс - ную модуляцию второго рода, является непосредственное использо­вание аналоговой величины для формирования временного интер­вала, обычно для этого используется разряд накопительного элемен­та, в фиксированный (тактовый) момент заряженного до величины x(t), через- линеаризирующий узел. Момент полного разряда соот-

а — структурн-ая схема; б — временная диаграмма ШИМ первого рода; е — временная диаграмма ШИМ второго рода.

ветствует заднему фронту широтно-модулированного импульса, дру­гой фронт которого определяется моментом прихода тактового импульса.

Устройства время-импульсного кодирования могут иметь как разомкнутую, так и замкнутую структуру. Первые более простые, однако практика их конструирования показывает, что при высоких требованиях к метрологическим характеристикам преобразователя разделение функций его элементов и выполнение каждой из этих функций отдельным узлом, выбор схемных решений отдельных узлов, ограничение технологических допусков на его элементы, регулиров­ка, настройка и стабилизация работы преобразователя не обеспе­чивают получения требуемых метрологических характеристик и в первую очередь точности. Основные погрешности вызываются не­стабильностями сравнивающих устройств и генератора уравновеши­вающего напряжения. Даже если путем значительных усложнений этих узлов удается получить заданную точность, то часто значи­тельное удорожание заставляет искать другие методы повышения метрологических характеристик.

Одним из методов повышения метрологических характеристик преобразователей является структурный метод, использующий вве­дение в устройство информационной и аппаратурной избыточности, так называемый метод построения автокорректирующих структур.

Увеличение состава оборудования и введение дополнительных операций позволяет не только повысить метрологические характери­стики, но и снизить требования к входящим в состав преобразова­теля элементам и к точности их регулировки и настройки.

Основным из структурных методов улучшения метрологических характеристик преобразователя является использование замкнутой структуры, т. е. введение цепи обратной связи, общей или местной. Использование замкнутой следящей системы со стабильным звеном обратной связи позволяет практически исключить влияние на точ­ность формирования выходного сигнала погрешностей элементов прямой цепи системы.

Для устройств, имеющих замкнутую структуру, является харак­терным сохранение на всем цикле кодирования преобразуемого сиг­нала, который последовательно по времени уравновешивается эта­лонным непрерывным или импульсным напряжением. Согласно этому преобразователи аналоговой величины в число импульсов с про­межуточным преобразователем во временной интервал и замкнутой структурой по методу преобразования могут быть разделены на устройства с импульсной обратной связью и устройства, использую­щие в прямом тракте грубый преобразователь аналоговой величины во временной интервал.