Программа Сервисный Центр
0

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя


В представленном в этой статье примере схемы аналогового делителя погрешность снижена до значения менее 0.02%, определяемого разрешением двух используемых в схеме ЦАП

Несмотря на доступность и повсеместное использование ПЛИС и микроконтроллеров, имеющие долгую историю аналоговые схемы все еще остаются жизнеспособными и экономически эффективными средствами реализации некоторых арифметических функций. Для деления напряжений обычные аналоговые устройства объединяют с различными умножителями в цепи обратной связи [1]. Минимальная погрешность умножителя определяется точностью передаточных функций логарифма и антилогарифма, реализуемых с помощью диодов и транзисторов. Наилучшая точность, достижимая в таких схемах, имеет порядок 0.1%.

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя
Рисунок 1.В этой усовершенствованной схеме аналогового
делителя взаимодействуют три функциональных блока.
Можно видеть обратную связь между Блоком 1
(уравновешивающий АЦП) и Блоком 2 (выход результата
деления), с «остановом» по результату сравнения в Блоке 3.

В предлагаемом решении, позволяющем получить намного более высокую точность, используется модифицированный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и два цифро-аналоговых преобразователя (ЦАП), выполняющие деление с точностью, определяемой числом разрядов каждого ЦАП. Структурная схема делителя показана на Рисунке 1. Блок 1 – это АЦП со специальной схемой компенсации, состоящий из операционного усилителя и ЦАП-1 в цепи обратной связи. АЦП преобразует напряжение делителя в цифровой код N. Блок 2 образован другим ЦАП (ЦАП-2), выходное напряжение которого соответствует результату деления. Блок 3 представляет собой компаратор, прерывающий процесс преобразования, когда напряжение делителя падает ниже минимально возможного значения.

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя
Рисунок 2.Схема, состоящая из и операционных усилителей, выполняет функцию АЦП,
а также компаратора, управляющего пуском и остановом счетчика,
прекращающего действие обратной связи, когда его код уменьшатся до нуля.
Здесь показаны 4-битные ЦАП, но при желании можно использовать
ЦАП большей разрядности.

Детальное изображение схемы приведено на Рисунке 2. Используя некоторые упрощающие допущения, определим N как

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

где Z и ZMAX – текущая и максимальная суммы младших значащих бит. Эти суммы зависят от разрядности кода.

Предлагаемый АЦП отличается от обычных способом включения ЦАП-1, замыкающего цепь обратной связи между входом и выходом усилителя A1. Выход I2 ЦАП-1 подключен к входу усилителя A1, а выход I1 соединен с землей. Такое подключение A1 образует резистор обратной связи, сопротивление которого равно R, когда N = 0. Эквивалентное сопротивление ЦАП-1 для выходного тока I2 равно

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

Входной резистор R2 усилителя A1 имеет сопротивление 10 Ом, а опорное напряжение VREF равно 10 В. Выходное напряжение усилителя A1 пропорционально

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

Входные напряжения АЦП VB и V1 поступают также на вход компаратора A2. Если VREF = 10 В, то VB изменяется в диапазоне +1 В ≤ VB ≤ 10 В, а код N, соответственно, изменяется в интервале 0 ≤ N ≤ 0.9. АЦП уравновешен, когда VB – V1 = 0. Тогда

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

или

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

Выходная секция состоит из ЦАП-2 и усилителя A4. ЦАП-2 подключен к входу усилителя токовым выходом I2. По этой причине N является информационным компонентом только напряжения VB.

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

или

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

Третий узел устройства – компаратор A3 – вырабатывает сигнал блокировки BS, управляющий счетчиком. VB сравнивается с напряжением

Простая схема снижает погрешность аналогового делителя

Если VB становится меньше 1.0 В, выход усилителя A3 переключается, и сигнал BS останавливает счетчик. Выходное напряжение схемы деления изменяет полярность в соответствии с полярностью VA.

Приведенная в этом примере схема позволяет снизить ошибку до значения менее ±0.02%, определяемого разрешением ЦАП. Вы может еще улучшить точность, выбрав ЦАП большей разрядности.

Хотите получать уведомления о выходе новых материалов на сайте?
Подпишитесь на рассылку!

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (15)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"