Аналого-цифровые преобразователи и системы сбора данных по курсу

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Аналого-цифровые преобразователи и системы сбора данных по курсу



страница4/4
Дата06.01.2017
Размер0,89 Mb.


1   2   3   4

Выводы
При проектировании схемы для измерения той или иной физической величины первичными параметрами для выбора АЦП являются входной диапазон этих величин, скорость их изменения и допустимая погрешность измерения. Использование сигма-дельта АЦП позволяет снизить погрешность за счет высокой разрядности и возможности работы с малыми по величине сигналами. АЦП последовательного приближения позволяют получать меньшую погрешность измерения при работе с быстро изменяющимися сигналами; однако требуют введения в схему дополнительных компонентов, которые являются источниками шумов и искажают измеряемый сигнал.


4. ПРИМЕНЕНИЕ АЦП В СИСТЕМАХ СБОРА ДАННЫХ
4.1. Многоканальные системы сбора данных
Как правило, системы сбора данных проектируются для получения информации о нескольких физических величинах, которые могут быть, как сконцентрированы в одном месте, так и разнесены в пространстве. Кроме того, ССД могут составлять иерархическую структуру, состоящую из отдельных систем и подсистем.

В простейшем случае организовать сбор данных по нескольким каналам можно путем использования нескольких АЦП в схеме, как показано на рисунке 4.1.


Рисунок 4.1 – Многоканальная ССД с несколькими АЦП


При такой организации системы сбор и обработка информации производятся параллельно и независимо; обеспечивается максимальная скорость опроса каждого из каналов. Недостатком являются большие аппаратные затраты.

Другой подход к организации многоканальности – введение аналогового мультиплексора (АМ) в схему, как показано на рисунке 4.2.


Рисунок 4.2 – Многоканальная ССД с аналоговым мультиплексором


АМ осуществляет коммутацию аналогового сигнала с одного из каналов, в зависимости от логики управления, на вход аналого-цифрового преобразователя. Аппаратные затраты при этом ниже, равно как и скорость опроса каналов.

Существует множество АЦП, в которых многоканальность обеспечивается внутрисхемно. Число аналоговых каналов в таких микросхемах может достигать 64.


4.2. Микросхемы многоканальных АЦП
В качестве примера на рисунке 4.3 представлена структурная схема микросхемы DDC264 фирмы Texas Instruments.

Рисунок 4.3 – Структурная схема АЦП DDC264


Микросхема представляет собой 20-битный 64-канальный АЦП с сигма-дельта архитектурой. На каждом из входов установлен интегратор с двойной коммутацией, обеспечивающий непрерывное накопление сигнала: в течение цикла оцифровки текущей порции сигнала происходит накопление следующей. Настраиваемое время интегрирования может меняться от 160μс до 1с, что позволяет измерять с заданной погрешностью токи порядка μA и fA.

В микросхеме используется внешний источник опорного напряжения (ИОН), величина которого может составлять 2…AVDD + 0.3В; величина AVDD – -0.3…+6В.


Другим примером многоканального АЦП является микросхема MAX1280 фирмы MAXIM, структурная схема которой представлена на рисунке 4.4.


Рисунок 4.4 – Структурная схема АЦП MAX1280


Микросхема представляет собой 12-битный 8-канальный АЦП с архитектурой последовательного приближения. Коммутация входных каналов с АЦП производится при помощи аналогового мультиплексора, с помощью которого также можно настроить АЦП на работу с дифференциальным входом.

Микросхема содержит внутренний источник опорного напряжения +1,22В с низким уровнем дрейфа и внутренний тактовый генератор.


Выводы
Существует два подхода к организации многоканального аналого-цифрового преобразования: с применением параллельного и последовательного опроса каналов. При реализации того или иного подхода необходимо провести оценку скорости изменения входных сигналов. При последовательном опросе частота сигнала, преобразуемого за один цикл опроса, примерно сопоставима с суммой частот входных сигналов. Соответственно, необходимо выбирать АЦП с таким же быстродействием. При параллельном опросе необходимо предусмотреть организацию хранения и передачи цифровых сигналов, получаемых с выходов отдельных АЦП.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Система_сбора_данных

2. Lan Grout, Digital Systems Design with FPGAs and CPLDs, 2008. – 724 p. – ISBN-13: 978-0-7506-8397-5

3. Котюк А.Ф., Датчики в современных измерениях. – М.: Радио и связь, Горячая линия – Телеком, 2006. – 96с.: ил. – (Массовая радио-библиотека; Вып. 1277).

4. Бонни Бейкер, Что нужно знать цифровому инженеру об аналоговой электронике /Бонни Бейкер; пер. с англ. Ю.С.Магды. – М.: Додэка-XXI. 2010. – 360 с.: ил. – (Серия «Схемотехника»). –Доп. тит. англ. – ISBN 978-5-94120-170-9

5. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И., Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под ред. О.П.Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 768 с.: ил.

6. Franco Maloberti, Data Converters, 2007. – 440 p. – ISBN-13: 978-0-387-32485-2(HB)

7. Материалы официального сайта фирмы Analog Devices http://www.analog.com/

8. Материалы официального сайта фирмы Texas Instruments http://www.ti.com/

9. Материалы официального сайта фирмы MAXIM http://www.maxim-ic.com/

10. Материалы официального сайта фирмы Linear Technology http://www.linear.com/



11. Хоровиц П., Хилл У., Искусство схемотехники: Пер. с англ. – Изд. 7-е. М.: Мир, БИНОМ. – 2009. – 704 с., ил.


1   2   3   4

  • 4. ПРИМЕНЕНИЕ АЦП В СИСТЕМАХ СБОРА ДАННЫХ 4.1. Многоканальные системы сбора данных
  • 4.2. Микросхемы многоканальных АЦП
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ