Принципиально не исключена возможность непосредственного преобразования различных физических величин в цифровую форму, однако эту задачу удается решить лишь в редких случаях из-за сложности таких преобразователей. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным признается способ преобразования различных по физической природе величин сначала в функционально связанные с ними электрические, а затем уже с помощью преобразователей напряжение - код - в цифровые. Именно эти преобразователи имеют обычно в виду, когда говорят об АЦП.

Современный этап характеризуется массовым использованием больших и сверхбольших интегральных схем ЦАП и АЦП обладающими высокими эксплуатационными параметрами: быстродействием, малыми погрешностями, многоразрядностью.

Включение АЦП единым, функционально законченным блоком упростило внедрение их в приборы и установки, используемые как в научных исследованиях, так и в промышленности и дало возможность быстрого обмена информацией между аналоговыми и цифровыми устройствами.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Подсистема сбора данных состоит из нескольких информационно-измерительных каналов и каналов управления (если система активного типа). Подсистему сбора данных (ПСД) в ряде случаев компонуют в виде подсистемы УСО.

Рисунок 1.1 – Подсистема сбора данных

УК – управляющий канал;

ИИК – информационно-измерительный канал;

МПС – микропроцессорная система;

?? ????????:

Рисунок 1.2 – Управляющий канал

НУ – нормирующий усилитель;

Д – датчик;

ДУ – дифференциальный усилитель;

Датчик предназначен для преобразования физических величин в аналоговые: сигнал – напряжение (или ток).

Дифференциальный усилитель предназначен для решения двух задач: подавление синфазной помехи и усиление сигнала от датчика.

Коэффициент подавления синфазного сигнала:

(1.1)

Подавление синфазной помехи зависит от качества операционного усилителя. Значение Кос приводится в паспортных данных и зависит от навесных элементов (от разброса их номинальных значений).

ФНЧ. В электрических, радиотехнических и телемеханических установках часто решается задача: из совокупного сигнала, занимающего широкую полосу частот, выделить один или несколько составляющих сигналов с более узкой полосой. Сигналы заданной полосы выделяют при помощи частотных электрических фильтров.

К частотным электрическим фильтрам различной аппаратуры предъявляются разные, порой противоречивые требования. В одной области частот, которая называется полосой пропускания, сигналы не должны ослабляться, а в другой, называемой полосой задерживания, ослабление сигналов не должно быть меньше определенного значения. Фильтр считают идеальным, если в полосе пропускания отсутствует ослабление сигналов и фазо-частотная характеристика линейна (нет искажения формы сигналов), а вне полосы пропускания сигналы на выходе фильтра отсутствуют.

В зависимости от диапазона частот, относящихся к полосе пропускания, различают низкочастотные, высокочастотные, полосовые, полосно-подавляющие, избирательные (селективные) и заграждающие (режекторные) фильтры. Свойства линейных фильтров могут быть описаны передаточной функцией, которая равна отношению изображений по Лапласу выходного и входного сигналов фильтра. ФНЧ предотвращает попадание высокочастотных помех.

Фильтр низких частот применяется как противомаскировочный (противоподменный) фильтр для исключения эффекта подмены, так как предстоит дискретизация аналогового сигнала с частотой f_АЦП , то задача заключается в предотвращении эффекта подмены. Ошибки дискретизации проявляются в возможности проявления эффектов подмены частот.

Параметры АЦП: частота Найквиста и частота дискретизации:

	(1.2)
	(1.3)

где Т – период дискретизации.

Эффект подмены частот возникает в том случае, когда fmax, которая находится в спектре исследуемого сигнала, fmax > F.

Если эффект подмены частот имеет место, то полученную выборку в виде цифровых отсчётов можем пропустить через цифровой фильтр высоких частот.

Для того чтобы предотвратить проявление эффекта подмены частот, необходимо перед АЦП поставить фильтр нижних частот, частота среза которого равнялась бы частоте Найквиста.

1.1 Расчет информационно-измерительного канала САУ

· Дифференциальный измерительный усилитель:

В простейшем случае в качестве измерительного усилителя может быть использован ОУ в дифференциальном включении (рисунок 1.3). При выполнении условия R1/R2=R3/R4 усиление дифференциального сигнала намного больше усиления синфазного сигнала и коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) будет максимальным.