Структура ЧЦП циклического действия

ЧЦП циклического действия - начало процесса преобразования, которое можно осуществлять либо автоматически с периодом повторения Т. либо по команде из вне.

Реализует ые методы измерения, которые можно разбить на 2 группы:

1) с непосредственным отсчетом частоты

2) с непосредственным отсчетом периода

1. Построенные по данной группе ЧЦП называются цифровыми частотомерами.

2. - цифровые периодомеры.

Но на практике их неправильно так называть, т.к. частотомеры и периодомеры, которые примеряются в технике по прямому назначению в качестве автономных цифровых приборов всегда выдают отчет в единицах частоты и периода (в ГЦ и в секундах). В то время как ЧЦП вместе с измерительными преобразователями предназначены для измерения некоторого физического параметра, поэтому градуировка их производится в единицах данного параметра.

Во-вторых, ЧЦП обычно является частью какой-либо сложной измерительной системы, в которой выходной параметр ЧЦП - есть цифровой код, подвергающийся дальнейшей обработке(например, функциональному преобразованию или накоплению).

ЧЦП с непосредственным отсчетом частоты основаны на подсчете Nвых числа импульсов неизвестной частоты Фх равной 1/Tх за строго определённый интервал времени цикла Tц.

; .

ФИ – формирователь импульсов.

ГОЧ – генератор отсчётов частоты

ДЧ – делитель частоты

Кл - ключ

Сч – счётчик

CxCб – сема формирования сброса кода счётчика.

На рисунке 7.2 на ЧЦП в течении длительности цикла Тц Кл открыт и пропускает импульсы неизвестной частоты f_х на счетчик Сч.

По завершении Тц ключ запирается, прекращает доступ счетных импульсов в счетчик.

Сформированный в счетчике код числа выходных сигналов Nвых, согласно 7.4 пропорционален входной частоте f_x.

Одновременно срезом сигнала Тц запускается схема сброса кода счетчика CхСб, который через определённый интервал (τ), достаточный для считывания кода с счетчика Сч, вырабатывает короткий импульс сброса счетчика и запуска генератора опорной частоты (ГОЧ) для формирования нового цикла преобразования. Из показаний счетчика Nвых сигналов опреляют среднее за время Тц значение измеряемой частоты f_x.

При таком методе измерения частоты возникает ряд погрешностей

1) Из-за нестабильности формирования временного интервала Тц, который определяетсяся нестабильностью для ГОЧ.

Применение кварцевых резонаторов в схеме ГОЧ сводит значения этой погрешности ΔГОЧ, которая может достигать до 10^-5 – 10^-7 %

2) Из-за ассинхронности моментов появление импульсов с периодами Tx и Tc (по отношению друг к другу фазы обоих сигналов могут быть полностью случайны).

Первый, либо последний импульс Тх может не попасть в счетчик за отведённое время Тс.

Обусловенная этим относительная погрешность дискретности определяется выражением:

40=49

3) Из-за усреднения значения частоты f_x за интервал времени Тц (она же есть динамическая погрешность)

Схема ЧЦП с непосредственным отсчетом частоты предназначена для измерения высоких частот, т.к. только в этом случае обеспечивается достаточное быстродействие преобразователя при малой погрешности дискретности.

Например, при погрешности 0,1% и Тц = 0,1с, согласно формуле получается что fх минимальная должна составлять не менее 10⁴ Гц

Нельзя забывать, что определяетсяся не только fх мин, но и при Тц=const разрядности счетчика N

Если объем счетчика =2^N-1, то погрешность

При низком значении f_x, для сохранения приемлимого значения ε_дик, необходимо согласовать выражение для , увеличив Тц

И если 0,1% и f_xmax= 100 Гц, то Тц = 10 с

В связи с этим значительно ухудшается быстродействие ЧЦП.

Чтобы уменьшить этот недостаток применяют умножители частоты (УЧ), либо можно использовать методы измерения неизвестной частоты по её периоду.

УЧ в технике частотных измерений играют такую же роль, что и усилители в технике аналоговых измерений, а именно:

- увеличивают чувствутельность

- расширяют пределы измерений

- позволяют при заданном быстродействии уменьшить погрешность дисректности

- и наоборот повысить быстродействие, если задать большую погрешность дискретности.