Аналоговые электронные

Цифро-аналоговый преобразователь К572ПА1 (А—Г) представляет собой полупроводниковую интегральную микросхему ЦАП, предназначенную для устройств преобразования информации в электронной аппаратуре различного назначения и устройств ввода и вывода ЭВМ. Основные параметры ЦАП приведены в табл. 10.1.

На 16.6,а-в показаны структурные схемы цифровых приборов: а — последовательного преобразования; б — прямого преобразования; в — поразрядного уравновешивания. В схемах приняты следующие обозначения: АП — аналоговый преобразователь электрической непрерывной величины в электрическую; АЦП - аналого-цифровой пре-

/ — АФАР; 2 — УПЧ и схема обработки сигнала в приемном тракте; 3, 6—аналого-цифровой преобразователь; 4 — цифровая ЭВМ; 5 — генератор сигнала; 7 — цифро-аналоговый преобразователь; 8—устройство памяти со схемами ввода 9 и вывода 10 информации; // —индикаторно-исполни-тельные устройства; 12—генератор опорных частот для формирования сигнала СВЧ; 13 — модуляторное устройство; 14 — устройство выхода на элементарные передатчики; 15 — устройства управления сканированием луча; 16преобразователь код — аналог для цифровой системы автоматической регулировки усиления; 17—источники питания

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) осуществляет преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Описываемый ЦАП имеет 8 цифровых входов и 2 входа (1+1 и I-I) для подачи опорного тока 10п- ЦАП формирует на выходе ток 1вых, который пропорционален входному числу NBX-Выходной ток определяется по формуле :

^ь ИМС аналоговых перемножителей предназначены для реализации лере-™ даточной функции C/B1,,N= K.U \UV, где К — масштабный коэффициент; U\, UY— переменные напряжения (аналоговые величины) на входах X, Y. Для реализации данной функции аналоговый преобразователь (АП) содержит множительный узел, преобразователь напряжения, поступающего по одному каналу, и схему стабилизации режима работы по постоянному току.

Развитие методологии измерений величин на основе включения в измерительную цепь программируемой вычислительной мощности (процессора) влечет за собой, как уже указывалось, бурное развитие алгоритмического обеспечения, т. е. существенный рост многообразия вариантов построения измерительных процедур. Это требует систематизации сведений об их особенностях, возможностях и путях реализации. При этом следует иметь в виду, что измерительные преобразования выполняются как в аналоговой, так и в числовой форме. При реализации измерительной процедуры их связывает операция аналого-цифрового преобразования. Наличие в измерительной цепи обратной связи процессор — аналоговый преобразователь обеспечивается цифро-аналоговым преобразованием.

Для снижения погрешностей АЦП широко применяют полностью замкнутые схемы, в.елесообразные для входных величин, которые удобны для сравнения и, кроме того, позволяют реализовать высокоточный преобразователь код — аналог. гЭтим условиям в наиболее полной мере соответствуют постоянные напряжения и ток. Структурная схема АЦП ( 4.4, д) содержит в этом случае схему сравнения СС, устройство управления УУ и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, точность которого определяет, главным образом, точность всего АЦП.

Недостатком цифровых фильтров является их большая сложность по сравнению с аналоговыми и более высокая стоимость (в настоящее время). Ведь кроме процессора цифровой фильтр содержит АЦП на входе и цифро-аналоговый преобразователь — на выходе. Поэтому в тех случаях, когда алгоритм обработки сигналов несложен и не требуется высокой точности, целесообразнее применять аналоговые фильтры или дискретные фильтры на приборах с зарядовой связью, так как они проще а дешевле.

Аналого-цифровой преобразователь может быть отдельным средством измерения или применяться в качестве неотъемлемой части цифрового измерительного прибора (ЦИП), обобщенная структурная схема которого изображена на 10.1. В состав ЦИП входят: АП — аналоговый преобразователь; АЦП — аналого-цифровой преобразователь; ВУ — вычислительное устройство; У И — устройство индикации; У У — устройство управления. Аналоговые преобразователи применяются для масштабирования, а также преобразования одних величин в другие с определенной интенсивностью, распределением во времени или пространстве. В частности, АП могут применяться для преобразования напряжения или силы переменного тока в напряжение постоянного тока, сопротивления или силы постоянного тока в напряжение постоянного тока, активных и пассивных величин во временной интервал или частоту следования импульсов, а также различных величин в угловое или линейное перемещение.

К микроЭВМ подключаются различные устройства, расширяющие ее применение. К таким устройствам относятся накопители на магнитных лентах и ферромагнитных дисках, дисплеи с многоцветными экранами, графопостроители, принтеры, сменные блоки программы. Если микроЭВМ включается в качестве звена системы автоматического управления, то на входе устанавливается аналого-цифровой, а на выходе — цифро-аналоговый преобразователь (АЦП и ЦАП).

315. «Электроника С5-21» оперирует1 16-разрядными двоичными числами. 316. Правильно, космические аппараты предъявляют очень высокие требования к бортовой вычислительной технике. 317. Быстродействие «Электроники 60» примерно в 2 раза меньше. 318. Правильно, указанное преобразование выполняет аналого-цифровой преобразователь. 319. Быстродействие микроЭВМ «Электроники 60» выше указанной цифры. 320. Правильно. 321. Большие интегральные схемы имеют самое широкое применение. Найдите более конкретный ответ. 322. Для космических исследований необходима не только большая точность Е1ычислений. 323. Вы ошиблись. 324. Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения и выдачи двоичных чисел. 325. Цифро-аналоговый преобразователь преобразует последовательность двоичных чисел в непрерывный сигнал. 326. Размеры и масса микропроцессора сравнительно невелики по отношению к размерам и массе микроЭВМ. 327. Количество шагов программы ограничено; следовательно, ограничена и ее сложность. 328. Правильно, в непрограммируемых микрокалькуляторах нет необходимости хранить программы. 329. В оперативном запоминающем устройстве хранятся числа, с которыми оперирует АЛУ, и результаты промежуточных операций. 330. Вы не учли разряды порядка. 331. ОЗУ может быть выполнено в одном кристалле БИС. 332. Оперативное запоминающее устройство необходимо всем микрокалькуляторам. 333. Правильно, в частности, органы ручного управления (клавиши) не могут быть слишком маленькими. 334. Этот блок имеется у всех микропроцессоров. 335. Правильно, количество шагов программы не превышает 98. 336. Два разряда используются только для записи порядка числа. 337. Программы хранятся в специальном запоминающем устройстве. 338. Правильно. 339. Размеры ПЗУ можно уменьшить до размеров кристалла БИС. 340. Нужны еще разряды для записи порядка числа. 341. Правильно, восемь разрядов для мантиссы, два — для порядка. 342. Стек — это сверхоперативная память машины, в нем может временно храниться всего несколько чисел. 343. Правильно. 344. Укажите более полный ответ. 345. Электронные устройства есть почти во всех узлах роботов. 346. В металлургии и машиностроении тоже надо применять роботы. 347. Ознакомьтесь с таблицей технических данных манипуляторов. 348. Правильно. 349. Рабочего может заменить и обычный автомат. 350. Многозвенный манипулятор тоже обеспечивает свободу перемещений. 351. Правильно, эти особенности позволяют отличать робот от других автоматов. 352. Не только в датчиках, но и в программирующих устройствах. 353. Такая точность позиционирования еще не достигнута. 354. В атомной промышленности тоже широко применяют манипуляторы. 355. Правильно. 356. В датчиках тоже используют электронные устройства. 357. Эта цифра характеризует другой робот. 358. Дайте более полный ответ. 359. Шасси обеспечивает способность перемещаться всему роботу. 360. Правильно.

7.8.1. Аналоговые элекгропные вольтметры. В радиоэлектронных цепях к вольтметрам, как и другим измерительным приборам, предъявляются повышенные требования, такие как ничтожно малое потребление мощности, частотный диапазон измеряемого напряжения от единиц герц до сотен мегагерц, и в то же время слабая зависимость показаний от частоты измеряемого напряжения, высокая чувствительность и т. д. Этим требованиям не соответствуют стрелочные вольтметры, которые осуществляют непосредственную оценку (прямой отсчет) измеряемого напряжения. Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют аналоговые электронные вольтметры, использующие усилители измеряемых напряжений.

7.8.1. Аналоговые электронные вольтметры .... 295

Рассмотрим аналоговые электронные вольтметры. Вольтметры постоянного напряжения имеют структурную схему, представленную на 10.5. С помощью входного делителя напряжения устанавливают пределы измерения. Усиленное усилителем постоянного тока (УПТ) напряжение поступает на аналоговый индикатор. Входной делитель коммутируется переключателем, выведенным на переднюю панель прибора. В УПТ предусматривают меры для уменьшения дрейфа нуля; кроме усиления УПТ выполняет функцию согласования высокого входного сопротивления делителя напряжения с низким сопротивлением стрелочного индикатора. У вольтметров с высокой чувствительностью УПТ выполняют по схеме преобразования напряжения с отрицательной обратной связью, охватывающей весь УПТ. В этом случае входной делитель отсутствует, а изменение пределов измерения производят ступенчатым изменением коэффициента усиления УПТ. Входное напряжение поступает непосредственно на преобразователь УПТ.

Процессы и явления, происходящие в различных физических системах (электрических, механических, гидравлических и т.д.), несмотря на различную их физическую природу, могут быть описаны сходными математическими (линейными и нелинейными) уравнениями, в частности дифференциальными, решать которые удобно, используя электронные моделирующие устройства (аналоговые электронные вычислительные машины). Большинство предназначенных для этой цели электронных устройств построены на базе операционных усилителей*.

В этой главе рассматриваются аналоговые электронные измерительные приборы (АЭИП), основными функциональными узлами которых являются различные электронные измерительные преобразователи и другие специальные электронные устройства. В большинстве электронных приборов в качестве выходных устройств используются магнитоэлектрические механизмы, а в некоторых типах приборов — электронно-лучевые трубки (например, в осциллографах, анализаторах спектра и др.).

Аналоговые электронные измерительные приборы ши* роко применяются в научных исследованиях и промыш« ленном производстве.

Аналоговые электронные измерительные приборы можно разделить на четыре основные группы. В пер* вую — самую большую — можно включить приборы для измерения параметров и характеристик сигналов (на* пример, вольтметры, осциллографы, частотомеры, ана* лизаторы спектра и др.).

Самыми чувствительными приборами, предназначенными для измерения малых переменных напряжений, являются аналоговые электронные милливольтметры, в которых измеряемое напряжение предварительно усиливается, а затем измеряется выпрямительным прибором. Эти приборы позволяют измерять напряжение порядка нескольких микровольт с погрешностью около 4—6%.

8.4. Аналоговые электронные приборы

Аналоговые электронные приборы прямого преобразования сочетают в себе электронные преобразователи измеряемой величины в постоянное напряжение (ток) и магнитоэлектрический прибор. .

Наибольшее распространение получили электронные вольтметры, амперметры, омметры, ваттметры, фазометры и частотомеры. Наряду с аналоговыми приборами, которые содержат в своей структуре ИМ, в практике электрических измерений широко ИСПОЛЬЗУЮТСЯ аналоговые Электронные приборы прямого преобразования без механического ИМ, в частности электронно-лучевые осциллографы и анализаторы гармоник.