Преобразователи напряжения в цифровой код (ПНЦК) представляют собой устройство преобразования напряжения постоянного тока в цифровой код. Сигнал на выходе ПНЦК представляется двоичным словом или последовательностью импульсов, то есть в форме, совместимой с персональным компьютером или микропроцессорной системы.
Имеется множество способов преобразования постоянного напряжения (ПН) в цифровой код. Довольно часто ПН предварительно (косвенный метод преобразования) преобразуется в промежуточную величину, например длительность временного интервала (ВИ) или частоту, более доступную для цифрового преобразования.
Далее промежуточная форма представления ПН сравнивается с образцовой формой, в рассматриваемом случае это частота тактового генератора, количество импульсов которого за продолжительность преобразуемого ВИ подсчитывается суммирующим счетчиком импульсов.
Однако не во всех типах ПНЦК сигнал преобразуется в промежуточную форму, но во всех ПНЦК постоянное напряжение сравнивается с образцовым, например, тактовым ВИ или стабилизированным напряжением постоянного тока [1,2,3].
Основными характеристиками ПНЦК служат:
• точность или погрешность преобразования;
• время преобразования или быстродействие преобразования;
- динамический диапазон преобразования;
• значение входного и выходного сопротивлений.
Точность описывается числом разрядов цифрового выходного кода. Например, 10-разрядные ПНЦК имеют относительную погрешность преобразования в пределах 0,1%, а 12-разрядные ПНЦК уже не более 0,01%.
Время преобразования, представляет собой время, которое требуется для получения выходного цифрового кода после прихода вход ПНЦК преобразуемого напряжения Uвх постоянного тока.
Типовые значения времени преобразования различных типов ПНЦК находятся в диапазоне от десятых долей до сотен микросекунд.
Динамический диапазон преобразования определяется отношением максимального значения Uвх.max преобразуемого напряжения к его минимальному U вх.min значению как
D = U вх.max / U вх.min
Причем U вх. min соответствует значению младшего разряда выходного цифрового кода.
Применение ПНЦК самое разнообразное, например, в расходомерах, счетчиках ионизирующих излучений, оптоэлектронных устройствах углового или линейного перемещений, а также преобразования электрических величин: тока, мощности, сопротивления, емкости конденсаторов, в цифровой код.
Существующие разновидности ПНЦК разделяются на две большие группы: ПНЦК мгновенных значений напряжений и ПНЦК средних значений напряжений.
ПНЦК, это сложное электронное устройство, которое технически реализуется в виде интегральных микросхем (ИМС) или на отдельных электронных компонентах. Большинство ПНЦК оценивают по показателям, которые делятся на статические и динамические.
Статическим характеристиками ПНЦК являются: абсолютные значения и полярности преобразуемого ПН, входные и выходные сопротивления, значения и полярности выходных сигналов, значения напряжения и токов источников электропитания, число двоичных (или десятичных) разрядов выходного цифрового кода, погрешность преобразования.
В бакалаврской работе осуществлен обзор способов и средств построения преобразователей напряжения постоянного тока в цифровой код (ПНЦК).
Подробно рассмотрены следующие их разновидности: прямого подсчета; поразрядного кодирования; непосредственного кодирования; параллельно - последовательные и с частотно - импульсным преобразованием.
Разработаны функциональная и принципиальная схемы ПНЦК. Проведены расчеты элементов принципиальной схемы преобразователя.
Преобразователь напряжения постоянного тока в цифровой код полностью выполнен в соответствии с техническим заданием на его выполнение и характеризуется применением отечественной аналоговой и цифровой электронной элементной базы.
В целом ПНЦК отличается простотой конструкции и малой потребляемой мощностью.
