Абсолютная разрешающая способность

где Uпш - напряжение полной шкалы, соответствующее опорному напряжению ЦАП. Это напряжение можно считать равным максимальному выходному напряжению; 2n - 1 = N - количество ступеней квантования. Численно абсолютная разрешающая способность равна шагу квантования Duкв.

Абсолютная погрешность преобразования dпш показывает максимальное отклонение выходного напряжения Uвых в точке пересечения с идеальной характеристикой (прямой) на уровне напряжения полной шкалы (рис.2). Абсолютная погрешность преобразования оценивается в процентах или же в единицах младшего значащего разряда (МР). При оценке значения абсолютной погрешности преобразования знак напряжения не учитывается.

Нелинейность преобразования ЦАП dлн определяет максимальное отклонение реальной характеристики от идеальной (рис. 2) и оценивается также в процентах или в единицах младшего значащего разряда.

28. Основные типы статических погрешностей цифро-аналоговых преобразователей

Абсолютная погрешность преобразования в конечной точке шкалы – отклонение значения выходного напряжения (тока) от номинального значения, соответствующего конечной точке шкалы функции преобразования. Измеряется в единицах младшего разряда преобразования.

Напряжение смещения нуля на выходе – напряжение постоянного тока на выходе ЦАП при входном коде, соответствующем нулевому значению выходного напряжения. Измеряется в единицах младшего разряда. Погрешность коэффициента преобразования (масштабная) –связанная с отклонением наклона функции преобразования от требуемого.

Нелинейность ЦАП – отклонение действительной функции преобразования от оговоренной прямой линии. Является самой плохой погрешностью с которой трудно бороться.

Погрешности нелинейности в общем случае разделяют на два типа – интегральные и дифференциальные.

Погрешность интегральной нелинейности – максимальное отклонение реальной характеристики от идеальной. Фактически при этом рассматривается усредненная функция преобразования. Определяют эту погрешность в процентах от конечного диапазона выходной величины.

Дифференциальная нелинейность связана с неточностью задания весов разрядов, т.е. с погрешностями элементов делителя, разбросом остаточных параметров ключевых элементов, генераторов токов и т.д.

 

 

29. Способы индентификации и коррекции погрешностей цифро-аналоговых преобразователей

Желательно, чтобы коррекция погрешностей производилось при изготовлении преобразователей (технологическая подгонка). Однако, часто она желательна и при использовании конкретного образца БИС в том или ином устройстве. В этом случае коррекция проводится введением в структуру устройства кроме БИС ЦАП дополнительных элементов. Такие методы получили название структурных.

Погрешность смещения нуля и масштабная погрешность легко корректируются на выходе ЦАП. Для этого в выходной сигнал вводят постоянное смещение, компенсирующее смещение характеристики преобразователя. Необходимый масштаб преобразования устанавливают, либо корректируя коэффициент усиления, устанавливаемого на выходе преобразователя усилителя, либо подстраивая величину опорного напряжения, если ЦАП является умножающим.

30. Особенности применения схем с большой степенью интеграции цифро-аналоговых преобразователей

В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

· малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,

· средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,

· большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле,

· сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле.

Ранее использовались также теперь устаревшие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — от 1-10 млн. до 1 млрд. элементов в кристалле^[9][10] и, иногда, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд. элементов в кристалле. В настоящее время, в 2010-х, названия «УБИС» и «ГБИС» практически не используются, и все микросхемы с числом элементов более 10 тыс. относят к классу СБИС.

31. Гидравлические и пневматические усилители, классификация гидроусилителей, основные характеристики

Гидравлический усилитель-устройство для перемещения управляющих органов гидравлических исполнительных механизмов содновременным усилением мощности управляющего воздействия. Гидравлический усилитель наряду смеханическими, пневматическими и электрическими усилителями является одной из разновидностейусилителей – устройств, в которых осуществляется увеличение энергетических параметров сигнала(воздействия) за счёт использования энергии вспомогательного источника.

Применяемые в автоматизированных гидроприводах гидроусилители классифицируют по следующим признакам.

По методу управленияразличают гидроусилители без обратной связи и с обратной связью между управляющим элементом и ведомым звеном исполнительного механизма.

По конструкции управляющего элементагидроусилители подразделяют на усилители с дросселирующими гидрораспределителями золотникового типа, с соплом и заслонкой, со струйной трубкой, крановые, с игольчатым дросселем.

По числу каскадов усилениягидроусилители подразделяют на одно-, двух- и многокаскадные. Многокаскадные применяют в тех случаях, когда требуется получить на выходе большую мощность и сохранить при этом высокую чувствительность гидроусилителя.

По виду сигнала управлениягидроусилители подразделяют на усилители с механическим и электрическим сигналами управления.

Основной характеристикой гидроусилителя является коэффициент уси.пения, который представляет собой отношение мощности исполнительного механизма регу.пирующего органа к мощности, приложенной к чувствительному элементу. Для гидроусилителей эта величина обычно колеблется от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч.

32. Электронные усилители, классификация электронных усилителей, основные характеристики

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Классификация
Режим А — такой режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы), в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается.

В режиме B усилительный элемент способен воспроизводить либо только положительные (лампы, npn-транзисторы), либо только отрицательные (pnp-транзисторы) входные сигналы. При усилении гармонических сигналов угол проводимости равен 180° или незначительно превосходит эту величину.

В режиме C, также как и в режиме B, усилительный элемент воспроизводит только положительные, либо только отрицательные входные сигналы. Однако рабочая точка усилительного элемента выбрана так, что при нулевом напряжении на входе (или при нулевом управляющем токе) усилительный элемент заперт.

· Диапазон частот

· Коэффициент усиления

· Неравномерность АЧХ

· Чувствительность

· Уровень шума

· Коэффициент нелинейных искажений

· Входное сопротивление

· Выходное сопротивление

· Максимальное выходное напряжение

· Максимальная выходная мощность

33. Операционные усилители, принцип действия, свойства идеального операционного усилителя

Операционный усилитель - это электронный усилительнапряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Напряжение на выходе может превышать разность напряжений на входах в сотни или даже тысячи раз.

Использование ОУ как схемотехнического элемента гораздо проще и понятнее, чем оперирование отдельными элементами, его составляющими (транзисторами, резисторами и т. п.). При проектировании устройств на первом (приближённом) этапе операционные усилители можно считать идеальными. Далее для каждого ОУ определяются требования, которые накладывает на него схема, и подбирается ОУ, удовлетворяющий этим требованиям. Если получается, что требования к ОУ слишком жёсткие, то можно частично перепроектировать схему для обхода данной проблемы.

Для уяснения принципов действия схем на ОУ и приближенного их анализа оказывается полезным ввести понятие идеального операционного усилителя. Будем называть идеальным операционный усилитель, который имеет следующие свойства:

1. бесконечно большой дифференциальный коэффициент усиления по напряжению K_U=DU_вых /D(U₁ - U₂) (у реальных ОУ от 1 тыс. до 100 млн.);
2. нулевое напряжение смещения нуля U_см, т.е. при равенстве входных напряжений выходное напряжение равно нулю (у реальных ОУ U_см, приведенное ко входу, находится в пределах от 5 мкВ до 50 мВ);
3. нулевые входные токи (у реальных ОУ от сотых долей пА до единиц мкА);
4. нулевое выходное сопротивление (у реальных маломощных ОУ от десятков Ом до единиц кОм);
5. коэффициент усиления синфазного сигнала равен нулю;
6. мгновенный отклик на изменение входных сигналов (у реальных ОУ время установления выходного напряжения от единиц наносекунд до сотен микросекунд).

34. Классификация и принцип действия магнитных усилителей

-дроссельный магнитный усилитель;

-магнитный усилитель с самонасыщением (МУС),

-дифференциальный магнитный усилитель

Работа магнитного усилителя основана на нелинейности характеристики намагничивания магнитопровода.

На крайних стержнях магнитного усилителя находится рабочая обмотка, которая состоит из двух катушек, соединённых последовательно и встречно.

В простейшем случае магнитный усилитель — это управляемая постоянным током катушка индуктивности (дроссель), которая включается в цепь переменного тока последовательно с сопротивлением нагрузки.

35. Магнитные усилители с самонасыщением

Включение в цепь выходной обмотки полупроводниковых вентилей — диодов приводит к насыщению сердечника, поскольку по обмоткам будет протекать ток одного направления, а в моменты спадания намагничивающего тока в сердечнике будет присутствовать остаточная намагниченность. Управляющая обмотка создаёт поле, которое размагничивает сердечник.

36. Магнитные усилители с обратными связями

Для увеличения коэффициента усиления МУ в них вводят обратную связь (ОС), при этом обратная связь может быть двух типов:

· внешней обратной связью

· внутренней обратной связью

 

При внешней ОС вводится дополнительная обмотка , которую также наматывают на средний сердечник магнитопровода, как и обмотки управления и смещения. При этом обмотки ОС включаются в цепь рабочих обмоток таким образом, что при увеличении тока управления и значит рабочего тока ток в обмотке ОС также возрастал, дополнительно подмагничивая сердечник и ещё более увеличивая рабочий ток. При этом ток в цепи рабочей обмотке является переменным, тогда как в цепи обмотки ОС должен быть постоянным, поэтому последнюю включают в последовательно в цепь с рабочей обмотки через диодный мост.

При использовании МУ с внутренней ОС рабочие обмотки включаются через разнонаправленные выпрямительные диоды, а нагрузка включается между клеммой сети и общей точкой обмотки, т.о. в один полупериод нагрузка питается от одной обмотки, а в другой полупериод - от второй обмотки, в каждой рабочей обмотке протекает знакопостоянный ток (при этом обмотки так соединяются так, что их поток намагничивания был направлен в одну сторону), дополнительно подмагничивая сердечник и этим самым ещё более увеличивая ток в рабочих обмотках.

 

37. Двухтактные магнитные усилители

Двухтактные магнитные усилители: дифференциальные, мостовые и трансформаторные - не имеют указанных недостатков и поэтому более распространены.

Двухтактный магнитный усилитель ( ДМУ) представляет собой соединение двух однотактных усилителей, имеющих общую нагрузку, включенную по дифференциальной или мостовой схеме. Обмотки управления однотактных МУ, входящих в состав двухтактной схемы, соединяют последовательно. Полярность включения этих обмоток должна быть такой, чтобы для данного сигнала управления однотактный МУ1 работал в режиме положительной ОС, а одно-тактный МУ2 - в режиме отрицательной ОС.

38. Элементы релейного управления, основные характеристики реле, классификация реле

Релейный элемент характеризуются порогом срабатывания — минимальным абсолютным значением возрастающего входного воздействия, при котором Релейный элемент изменяет своё состояние и одновременно изменяет воздействие на выходе в соответствии с релейной характеристикой, и порогом отпускания — минимальным абсолютным значением уменьшающегося входного воздействия, при котором Релейный элемент возвращается в первоначальное состояние.

Существует большое количество различных типов Релейный элемент: от силовых Релейный элемент, коммутирующих токи ~10—10² а при напряжениях ~ 10⁴—10³ в с быстродействием ~ 10^—1 сек, до контактных и бесконтактных Релейный элемент для управляющих и контрольных автоматических устройств, реагирующих на токи ~ 10^—4 а при напряжениях ~ 10^—1 в и имеющих быстро действие ~ 10^—4 сек.

Реле классифицируются в зависимости от их функцио­нального назначения и устройства.

По функциональным признакам различают: реле времени, тока, напряжения, мощности, промежуточные, сигнальные и др.

По признаку устройства реле делят на реле электро­магнитные, электромеханические, магнитоуправляемые (гермети­зированные магнитоуправляемые контакты или герконы), элект­ронные, элетронно-электромагнитные или комбинированные.

По признаку рода тока различают реле переменного и постоянного токов.

39. Электромагнитные реле постоянного тока, этапы работы реле при срабатывании и отпускании

Электромагнитные реле, благодаря простому принципу действия и высокой надежности, получили самое широкое применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок.Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока. Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные.

Этап I — срабатывание реле. Длительность этого этапа — время полного срабатывания t_cp, т.е. промежуток времени от момента подачи напряжения на катушку реле до момента надежного замыкания контактов (точка А); I_тр — ток трогания, при котором начинается движение якоря; t_тр— время, за которое ток достигает значения I_тр, (точка а), т.е. промежуток, соответствующий началу движения якоря; I_ср — ток, при котором срабатывает реле; t_дв — время движения якоря при срабатывании. Таким образом, время полного срабатывания, отвечающее окончанию движения якоря, t_cp = t_тр+ t_дв.

Этап III — отпускание реле. Этот период начинается от момента прекращения подачи сигнала (точка С) и продолжается до момента, когда ток в обмотке реле уменьшится до значения I_от (точка D — прекращение воздействия реле на управляемую цепь). При этом различают время трогания при отпускании t_три время движения I_дв.

40. Электромагнитные реле переменного тока, способы устранения вибрации якоря реле