SIST-ACH

7/23/2019 SIST-ACH

http://slidepdf.com/reader/full/sist-ach 1/18

1

1

SISTEME DE ACHIZITIE , PRELUCRARE SI DISTRIBUIRE A DATELOR

2.1.1. Probleme generale ale achizitiei de date

Sistemele de achizitii de date (SAD) sint circuite complexe, care au rolul de a realiza

conversia A/D a unuia sau mai multor semnale analogice, in scopul memorarii temporare, a

transmiterii, prelucrarii si vizualizarii informatiei achizitionate. Avind in vedere aceste functii,

utilizarea SAD s-a impus mai cu seama in situatiile in care este necesara prelucrarea numerica a

semnalelor furnizate de mai multe traductoare. In ultimii ani aceasta utilizare cunoaste o

extindere continua, ca urmare a realizarii de SAD in tehnologie monolitica, cu o complexitate

crescinda si performante tot mai bune, la un pret de cost sensibil scazator.

Elementul esential al oricarui SAD este convertorul A/D (unul sau mai multe), in jurul

caruia sint grupate, conform mai multor configuratii posibile, in functie de tipul aplicatiei,

circuite de prelucrare analogica a semnalului. Configuratia si tipurile de circuite utilizate intr-un

SAD sint dependente de o serie de factori:

- rezolutia si precizia cu care este necesar a fi efectuata conversia A/D;

- numarul de canale logice investigate;

- frecventa de esantionare pe fiecare canal;

- capacitatea sistemului de prelucrare in timp real a datelor;

- necesitatea conditionarii semnalului analogic de intrare;

- costul.

Convertoarele A/D integrate actuale ofera rezolutii 8, 12, 16 sau chiar 24 biti, iar cele

hibride ajung la 12, 16 biti. Se garanteaza in mod curent, de catre producatori, precizii de

neliniaritate de " 2 din bitul de semnificatie minima LSB.

Conversia propriu-zisa este precedata, de regula, de esantionarea si memorarea

temporara a valorilor esantioanelor prelevate. Frecventa de esantionare se stabileste functie de

spectrul de frecvente al semnalelor de intrare, de viteza convertoarelor A/D si de precizia impusa

procesului de prelucrare. O frecventa de esantionare egala cu dublul frecventei maxime din

spectrul semnalului prelucrat este suficienta in cazul in care intereseaza parametrii statistici ai

acestui semnal. Daca este necesar ca esantioanele prelevate sa reprezinte cu precizie suficienta

semnalul continuu de la intrare, fara a mai calcula alte valori intermediare esantioanelor initiale,

frecventa de esantionare trebuie sa fie de cel putin 8 - 10 ori mai mare decit frecventa celei mai

7/23/2019 SIST-ACH


2

2

inalte armonici. Evident, perioada de esantionare nu poate fi mai mica decit timpul de conversie

care, la convertoarele A/D curente, este de cca 15 µs, ajungindu-se in unele cazuri la 4 µs sau 1

µs. Eroarea finala a prelucrarii cumuleaza componente datorate atit esantionarii, cit si cuantizarii.

In cazul in care datele achizitionate sint prelucrate inainte de a fi transmise,

performantele si structura SAD sint influentate de capacitatea de prelucrare in timp real a

procesorului. Performantele sistemului rezulta ca urmare a unui compromis intre banda de

frecvente a semnalelor de intrare si complexitatea algoritmilor de prelucrare in timp real care pot

fi implementati utilizind procesorul sistemului. In cazul cresterii benzii de frcvente a semnalelor,

precum si a volumului de calcule de efectuat, se impune alegerea unor procesoare mai rapide (de

tipul bit-slice) sau a unor structuri microprocesor, utilizarea unor dispozitive aritmetice rapide

etc.

Caracteristicile semnalelor de intrare influenteaza, de asemenea, structura SAD prin

tehnicile speciale de conditionare aplicate semnalului inainte de esantionare: amplificarea cu

cistig programabil, comutarea automata a intervalelor de masurare, compresia logaritmica,

filtrarea semnalelor de intrare.

Tipuri de SAD. Din punctul de vedere al conditiilor de mediu in care sint amplasate,

SAD pot fi clasificate in urmatoarele categorii:

- sisteme care functioneaza in medii favorabile (intr-un laborator cu profil electric, spre

exemplu);

- SAD destinate a fi utilizate in conditii grele de lucru (in echipamente militare, instalatii

telecomandate, in echipamente pentru comanda proceselor industriale etc.). Aceasta categorie de

sisteme necesita circuite capabile sa lucreze

intr-un domeniu larg de temperaturi, care sa fie riguros ecranate si a caror conceptie sa asigure

eliminarea erorilor de mod comun. Se impune, totodata, utilizarea de circuite redundante atunci

cind instalatiile prezinta o importanta vitala.

In cazul sistemelor de laborator, domeniul de temperaturi este mult mai ingust, iar

cerintele privind protectia la perturbatiile electrice din mediul invecinat sint mult mai reduse; se

impune, in schimb, o mai mare precizie, precum si un raport semnal/zgomot mai bun.

Sistemele de achizitii de date pot fi, in functie de numarul canalelor analogice

monitorizate, cu unul sau cu mai multe canale.

SAD cu un singur canal se pot regasi in una din urmatoarele variante de structura:

- varianta care include numai circuite pentru conversia directa a semnalului analogic;

- varianta ce contine un preamplificator urmat de circuite de conversie;

7/23/2019 SIST-ACH


3

3

- varianta in care preamplificatorul este urmat de un circuit de esantionare si memorare si

apoi de circuite pentru conversia analog-digital;

- varianta cea mai complexa, care include dupa preamplificator circuite de conditionare a

semnalului, urmate in continuare de celelalte elemente care figureaza in una dintre variantele

mentionate mai sus.

Dupa configuratia adoptata, SAD multicanal se clasifica, la rindul lor, in urmatoarele

categorii:

- cu multiplexarea iesirilor unor convertoare A/D, fiecare convertor corespunzind unui

singur canal;

- cu multiplexarea iesirilor circuitelor de esantionare si memorare ;

- cu multiplexarea intrarilor circuitelor de esantionare si memorare ;

- sisteme de achizitii destinate multiplexarii semnalelor de nivel scazut.

2.1.2 SAD cu un singur canal

2.1.2.1 Sisteme de achizitie utilizind conversia directa

Aceasta varianta [12], cea mai simpla, contine un singur convertor A/D, care executa

conversia marimii de intrare cu o frecventa determinata de necesitatile instalatiei in care este

inclus.

Schema bloc a sistemului este reprezentata in fig.2.1.

Cuvintul de la iesirea convertorului A/D este memorat temporar intr-un registru tampon,

7/23/2019 SIST-ACH


4

4

in vederea transmiterii lui la un calculator (direct sau prin intermediul unui canal de

comunicatie). Acest cuvint cuprinde rezultatul conversiei (in reprezentare binara), un bit de

polaritate, precum si un bit pentru indicarea depasirii intervalului de masurare. Sistemul poate fi

prevazut cu un dispozitiv de comanda locala, care primind de la convertor informatia de stare ce

indica sfirsitul procesului de conversie, genereaza semnalul de start al procesului de conversie

urmator. Rolul dispozitivului de comanda poate fi preluat de sistemul central de prelucrare a

datelor, semnalele de stare - respectiv declansare - a convertorului fiind vehiculate prin

intermediul registrului tampon.

Pentru tensiuni continue sau de joasa frecventa, care necesita o rata scazuta de conversie,

convertorul A/D utilizat poate fi de tipul cu dubla integrare, deoarece acesta asigura, prin insusi

principiul de functionare, rejectia perturbatiilor de mod serie. Cele mai utilizate sint, insa,

convertoarele A/D cu aproximare succesiva, care prezinta o rezolutie buna si o viteza ridicata la

un cost acceptabil.

Limitarile in ce priveste frecventa maxima din spectrul semnalului de intrare, in cazul

sistemelor cu conversie directa, rezulta pe baza urmatorului rationament.

Daca se utilizeaza un convertor A/D de tipul cu aproximare succesiva, variatia semnalului

de intrare vx(t), pe durata unui timp de conversie, nu trebuie sa depaseasca 1 LSB, pentru a evita

aparitia unor erori grosolane. Aceasta conditie este satisfacuta acoperitor, daca se respecta

inegalitatea

unde N reprezinta numarul de ranguri binare al convertorului, VFS este diapazonul de intrare, iar

Tc - timpul de conversie. In cazul semnalelor sinusoidale,

viteza maxima de variatie rezulta egala cu

si inegalitatea (2.1) capata forma particulara:

T

V

2dt

(t)dv

c

FS N - x

≤

t V =(t)v m x ωsin

V =dt

(t)dvm

xω

7/23/2019 SIST-ACH


5

5

Deoarece, considerind sinusoidele de aceeasi frecventa, panta maxima corespunde amplitudinii

maxime, in cazul de fata Vm = VFS; frecventa maxima a semnalului sinusoidal de la intrare,

pentru care este satisfacuta inegalitatea (2.1), se obtine conform expresiei (v. rel.2.4 ):

De exemplu, pentru un timp de conversie de 50 µs si o rezolutie de 8 biti, rezulta f max = 12 Hz.

In figura 2.2 este ilustrat procesul de aparitie a erorilor la conversia unei tensiuni liniar-

variabile care se modifica cu 22 LSB pe durata unui interval Tc, utilizind un convertor cu 8 biti.

Se observa ca desi pe durata celor doua procese de conversie tensiunea vx a variat de la 124/256

la 129/256 din valoarea maxima Vc max a tensiunii de comparare, rezultatul masurarii este acelasi

in ambele cazuri, egal cu 127/256 Vc max.

Sistemele cu conversie directa se utilizeaza atunci cind semnalul analogic ar trebui

transmis printr-un mediu cu perturbatii puternice. Amplasind sistemul direct linga sursa de

semnal, informatia va fi transmisa sub forma numerica si in consecinta va fi in mai mica masura

afectata de perturbatii.

Considerind, spre exemplu, cazul unui convertor A/D cu 8 biti si VFS = 10 V, o perturbatie suprapusa peste

semnalul util si a carei valoare depaseste VFS/256 = 40 mV va determina in urma conversiei A/D un rezultat eronat. In

acelasi timp, imunitatea la zgomote a unui circuit TTL standard este de 1,2 V (2 - 0,8 V), deci mult mai buna.

T

V 2V

c

FS N -m ≤ω

T

2 f

c

1)+-(N

π≤max

7/23/2019 SIST-ACH


6

6

2.2. Sisteme cu preamplificare si conversie directa

Exista o serie de motive care impun o preamplificare a semnalului analogic inainte de a fi

convertit sub forma numerica [12] (fig.2.3).

Convertoarele A/D utilizate in SAD, mai cu seama cele integrate, au valori standardizate

pentru gama de valori a tensiunii de intrare (5 sau 10 V). In consecinta, apare in mod frecvent

necesitatea de a mari sau micsora plaja de variatie a semnalului prelucrat, pentru a utiliza eficient

rezolutia convertorului. Daca semnalul are deja o marime corespunzatoare, scalarea se poate

realiza simplu cu ajutorul unui amplificator operational conectat intr-o schema de amplificare.

In situatia in care semnalul este prelevat din afara sistemului si este foarte mic, de ordinul

milivoltilor, sau daca prezinta o componenta de mod comun apreciabila, este necesara utilizarea

unui amplificator diferential instrumental.

Parametrii acestui circuit, in ceea ce priveste amplificarea, banda de trecere, factorul de rejectie

a semnalului de mod comun si impedanta de intrare se stabilesc in functie de caracteristicile

sursei de semnal si avindu-se in vedere factorul cost.

In fine, daca sistemul de achizitii trebuie separat galvanic fata de sursa de semnal, se

impune utilizarea unui amplificator de izolare cu cuplaj prin transformator sau cu elemente

cuplate optic. Separarea galvanica este esentiala in anumite tipuri de aplicatii, cum ar fi, de

exemplu, aparatura medicala; ea se impune, insa, si atunci cind bornele sursei de semnal se

gasesc la o diferenta mare de potential fata de pamint sau in prezenta unor tensiuni perturbatoare

de mod comun de valoare insemnata.

7/23/2019 SIST-ACH


7

7

2.3. Sisteme utilizind circuite de esantionare si memorare

Cresterea vitezei de variatie a semnalului supus conversiei A/D, fara diminuarea

preciziei, poate fi realizata prin introducerea unui circuit de esantionare si memorare, la intrarea

convertorului A/D [12] (fig.2.4).

Principiul de functionare. Intre doua conversii succesive, circuitul de esantionare si

memorare urmareste variatiile semnalului de intrare. Inainte de initierea conversiei, circuitul de

esantionare si memorare este trecut in starea de memorare, furnizind la iesire valoareamomentana a semnalului de intrare, corespunzatoare sfirsitului etapei de urmarire. Starea de

memorare se mentine pe intreaga durata a procesului de conversie.

Din cele de mai sus rezulta ca in prezenta circuitului de esantionare si memorare, precizia

convertorului A/D nu este afectata, indiferent de rapiditatea cu care se modifica semnalul de

intrare.

In fig.2.5 este reluata situatia ilustrata in fig.2.2, pentru cazul unui SAD cu un circuit de

esantionare si memorare la intrarea convertorului A/D cu aproximare succesiva.Codul numeric obtinut va corespunde, in limitele preciziei convertorului, valorii momentane a

semnalului de intrare la incheierea fiecarei etape de esantionare, respectiv de initiere a procesului

de conversie (124/256 Vc max si 127/256 Vc max).

7/23/2019 SIST-ACH


8

8

Deoarece circuitul de esantionare si memorare are un factor de amplificare unitar, este necesara

preamplificarea semnalului analogic, in scopul adaptarii limitelor de variatie ale acestuia la gamade valori ale tensiunii de la intrarea convertorului A/D. Preamplificarea asigura si o reducere a

erorilor relative de esantionare si cuantizare, deoarece erorile absolute, constante, vor fi raportate

acum la valori ale semnalului prelucrat marite, ca urmare a preamplificarii.

Circuitele de esantionare si memorare se justifica a fi utilizate si cu alte tipuri de

convertoare decit cele cu aproximare succesiva, pentru stabilirea cu precizie a momentelor la

care au fost prelevate esantioanele. In multe aplicatii, aceasta precizare se impune cu necesitate

(spre exemplu in cazul in care este refacut prin calcul semnalul analogic continual, pe bazavalorilor esantioanelor rezultate in urma conversiei).

7/23/2019 SIST-ACH


9

9

3. Sisteme de achizitie multicanal

In sistemele de achizitie multicanal, unele elemente ale sistemului sint distribuite intre

doua sau mai multe surse de semnal analogic. Exista mai multe variante de realizare a acestei

distributii, in functie de caracteristicile specifice impuse. Pe masura ce creste numarul

componentelor sistemului distribuite intre diferitele surse de semnal, in aceeasi masura schema

se simplifica si sint diminuate performantele functionale.

2.3.1 Sistem de achizitie a datelor cu multiplexarea analogica a surselor de semnal

Solutia imediata pentru un SAD multicanal consta in utilizarea unui singur convertor

A/D, la intrarea caruia sint multiplexate semnalele analogice ce urmeaza a fi convertite.

Schema unui astfel de sistem [12], este prezentata in figura nr.2.6 .

Diferitele surse de semnal analogic sint multiplexate la intrarea circuitului de esantionare

si memorare, care retine, de fiecare data, valoarea unui esantion in vederea conversiei. Pentru o

utilizare mai eficienta a timpului de achizitie, comutarea la urmatorul canal are loc pe durata cit

circuitul E/M al canalului precedent se gaseste in stare de memorare si tensiunea sa de iesire estesupusa conversiei. Cind procesul de conversie este incheiat, circuitul esantionare memorare este

comandat in starea de esantionare, in vederea prelucrarii semnalului din canalul urmator, deja

comutat.

Multiplexarea se poate face secvential sau aleator. Sistemul este relativ lent, dar în

acelaÕi timp cel mai ieftin.

7/23/2019 SIST-ACH


10

10

2.3.2 Sistem de achizitie cu multiplexarea semnalelor de nivel scazut

Particularitati. Cea mai simpla schema de SAD dar care, in acelasi timp, ofera

performantele cele mai slabe, este cea cu multiplexarea semnalelor de nivel scazut [12],

reprezentata in figura 2.7.

Simplificarea, comparativ cu schema precedenta, rezida in aceea ca se utilizeaza aici un

singur amplificator instrumental in loc de a folosi cite unul pentru fiecare sursa de semnal.

Adesea, in scopul unei utilizari cit mai eficiente a rezolutiei convertorului A/D, amplificatorul

instrumental este cu cistig programabil. Valoarea amplificarii se stabileste astfel incit nivelul

maxim al semnalului la intrarea convertorului A/D, pentru oricare sursa de semnal comutata, sa

fie apropiat de limita superioara a domeniului de intrare a convertorului. Se pot obtine prin acest

procedeu biti semnificativi suplimentari (spre exemplu, un sistem realizat cu un convertor A/D

cu 12 biti si un amplificator instrumental prevazut cu 32 de valori la care poate fi programata

amplificarea, este echivalent - din punctul de vedere al preciziei - cu un SAD utilizind un

convertor cu 17 biti).

Sistemul avind schema din figura 2.7 prezinta o serie de inconveniente, determinate de

multiplexarea unor semnale de nivel scazut.

Deoarece semnalul transmis de la diferitele surse este analogic si cu valori mici, efectul

perturbatiilor este important. Trebuie avute in vedere nu numai perturbatiile proprii fiecarui

canal, ci si influenta semnalului util si mai ales a perturbatiilor de mod comun intr-un canal

asupra canalelor invecinate. Se impune, in consecinta, ecranarea individuala a conductoarelor

aferente fiecarui canal, precum si intercalarea de filtre, in scopul determinarii tensiunilor

7/23/2019 SIST-ACH


11

11

perturbatoare. Utilizarea filtrelor, care prin constantele de timp pe care le introduc intirzie

stabilizarea semnalului de masurat la valoarea finala, este posibila avind in vedere ca aceste

sisteme de achizitii se utilizeaza numai in aplicatii

lente.

2.3.3 Sisteme de achizitie cu multiplexarea iesirilor circuitelor de esantionare si memorare

Exista numeroase aplicatii, cum sint cele din domeniul cercetarilor seismografice, a

masurarilor din tuneluri aerodinamice, in care datele trebuie achizitionate simultan din toate

punctele de masurare si intr-un timp relativ scurt.

Schema de SAD [12] care corespunde cel mai bine cerintelor mentionate mai sus este

reprezentata in figura 2.8.

Sursele de semnal analogic sint conectate la cite un circuit de esantionare memorare.

Comanda pentru trecerea in starea de memorare este data simultan pentru toate circuitele

esantionare si memorare, dupa care iesirile acestora sint multiplexate la intrarea convertorului

A/D. Multiplexarea se poate face secvential sau cu adresare aleatoare. Deoarece timpul de

asteptare in vederea conectarii la intrarea convertorului A/D poate fi, in functie de numarul de

canale multiplexate, lung, circuitele de esantionare si memorare trebuie sa prezinte o rata redusa

de alterare a tensiunii memorate.

7/23/2019 SIST-ACH


12

12

In unele sisteme se utilizeaza mai multe convertoare A/D (a se vedea figura 2.9), la

intrarea fiecarui convertor fiind multiplexate iesirile unui anumit numar de circuite esantionare

memorare din numarul total de astfel de circuite prevazute in schema.

Iesirile convertoarelor digital analogice sint multiplexate numeric. Aceasta varianta prezinta o

viteza de achizitie sporita fata de schema precedenta .

2.3.4 Sisteme de achizitie cu multiplexarea iesirilor convertoarelor analog-digitale

7/23/2019 SIST-ACH


13

13

Scaderea accentuata, in ultima vreme, a costului convertoarelor A/D, impune din ce in ce

mai mult varianta in care se utilizeaza cite un convertor A/D pentru fiecare sursa de semnal.

Schema unui asemenea sistem de achiziti de date [12] este reprezentata in figura 2.10 . Pe fiecare

canal au fost prevazute, inaintea convertoarelor A/D, circuite de preamplificare (PA) si de

conditionare a semnalului (CC), precum si un circuit de esantionare memorare E/M.

Datele rezultate in urma conversiei sint supuse unor operatii de prelucrare locala, cu ajutorul

blocului procesor aferent fiecarui canal, inainte de a fi multiplexate numeric si transmise in

canalul de comunicatie. Registrele tampon inmagazineaza temporar informatia ce urmeaza a fi

transmisa.

Sistemele de achizitie cu conversie paralel prezinta o serie de avantaje fata de sistemele

cu multiplexare analogica. In primul rind, pot fi utilizate convertoare A/D relativ lente si deci

ieftine, chiar daca este necesar sa se obtina o viteza mare de achizitie a datelor. Sistemele cu

conversie paralel se dovedesc deosebit de avantajoase in cazul unor aplicatii industriale, in care

7/23/2019 SIST-ACH


14

14

traductoarele sint raspindite pe o suprafata mare. Prin conversia locala si transmiterea

rezultatelor sub forma numerica, se asigura o buna imunitate la perturbatii. Se mai adauga la

aceasta posibilitatea unei separari galvanice usoare a sursei de semnal impreuna cu convertorul

A/D aferent, fata de restul sistemului.

Sistemele de achizitie a datelor multicanal cu conversie paralel sint avantajoase si ca

urmare a faptului ca putind include pe fiecare canal cite un bloc procesor local, exista

posibilitatea operarii asupra datelor numerice ce urmeaza a fi multiplexate, stabilind cind si care

dintre datele existente la un moment dat sa fie transmise spre calculatorul central. Aceasta

facilitate nu exista in cazul sistemelor cu multiplexare analogica, deoarece calculatorul nu poate

lua decizii pina cind nu a receptionat datele transmise, ori atunci deciziile sint tardive, datele

fiind vehiculate deja in intregime prin canalul de comunicatii. Problema evitarii transmiterii

datelor redundante sau de mai mica importanta este deosebit de acuta in cazul in care canalul de

transmisie este foarte aglomerat.

O configuratie tipica pentru un sistem de achizitii, avind convertoarele amplasate direct

linga sursele de semnal, este reprezentata in figura 2.11 .In acest caz s-au folosit doua traductoare rezistive R1 si R2 montate in configuratie de

punte. Tensiunea de dezechilibru a puntii este preluata de un amplificator diferential precedat de

convertorul A/D, microprocesorul si interfata seriala RS-232.

Cele doua traductoare rezistive sint montate astfel incit sub influenta marimii neelectrice,

rezistenta lor se va modifica:

7/23/2019 SIST-ACH


15

15

De exemplu, in cazul unui traductor de pozitie de tip potentiometru, deplasarea cursoruluifata de pozitia de mijloc (mediana) este proportionala cu " ∆R.

Un alt exemplu este cazul a doua marci tensometrice, una solicitata la intindere, cealalta

la compresie, ambele montate pe aceeasi grinda supusa la incovoiere.

Tensiunea de dezechilibru a puntii, utilizind relatiile

2.6 si 2.7, va fi:

La iesirea convertorului A/D vom obtine:

unde k - este o constanta a convertorului A/D care depinde de numarul de biti al acestuia

a - este cistigul amplificatorului diferential

Se observa din relatia 2.9 , ca rezultatul conversiei N

nu depinde de tensiunea de referinta Uref datorita faptului ca s-a folosit aceeasi tensiune de

referinta atit pentru puntea cu traductoare, cit si pentru convertorul A/D.

Datorita prezentei microprocesorului, a memoriei EEPROM si al interfetei seriale

bidirectionale, se pot face cu setari referire la: tipul traductorului, rata de masurare, calibrare,

setare zero, etc. De asemenea, se pot efectua calcule sau lua unele decizii conform unor

programe inscrise in memoria EEPROM.

4. Sisteme integrate de achizitie a datelor

Progresele in domeniul tehnologiei integrarii monolitice fac posibila in prezent realizarea

de sisteme complexe de achizitie a datelor, in una sau cel mult doua capsule de circuite integrate.

R+ R= R1 ∆

R- R= R2 ∆

R

R

2

U = )

2

1-

2R

R+ R( U =

R+

R

U R+

2R

U -R=U

ref

ref

21

ref

1

ref ∆∆∆

R

R

2

ka=

U

R

R

2

U

ka=U

U ak =

U

U k = N

ref

ref

ref ref

i ∆

∆

∆

7/23/2019 SIST-ACH


16

16

Schema bloc simplificata a unui astfel de sistem [3] , care asigura multiplexarea a 16 canale si

conversia A/D cu o rezolutie de 12 biti, este prezentata in figura 2.12 .

7/23/2019 SIST-ACH


17

17

Sistemul consta din doua blocuri functionale realizate in capsule distincte: un bloc de

intrare analogica si un convertor analog-digital.

Sectiunea de intrare analogica contine doua circuite de multiplexare cu cite opt canale

fiecare, un amplificator diferential, un circuit de esantionare si memorare si un registru pentru

adresa canalului selectat, impreuna cu logica de comanda aferenta.

Multiplexoarele pot asigura conectarea la intrarea amplificatorului diferential fie a 8

canale diferentiale, fie a 16 canale raportate fata de masa. Trecerea de la un regim de

multiplexare la celalalt se face prin intermediul unui comutator analogic intern (COMUTATOR

DE MOD), comandat cu semnal logic. Aceasta facilitate permite ca in timpul functionarii

sistemului unele canale sa fie conectate diferential, iar altele nediferential, functie de necesitati,

prin comanda dinamica a comutatorului de mod.

Adresa canalului selectat este aplicata circuitului de multiplexare prin intermediul unui

registru memorie. Pe durata cit semnalul de comanda existent la intrarea de memorare a adresei

canalului selectat are valoarea logica 1, continutul acestui registru urmareste codul adresa aplicat

la intrarea sa. Acest cod poate fi pastrat in registrul memorie, stabilind nivelul semnalului de

comanda la valoarea logica 0. Sincronizarea comutarii de la un canal la celalalt, cu modificarea

modului de conectare diferential/nediferential, este asigurata de o logica de comanda.

Circuitul de esantionare si memorare prezinta particularitatea ca necesita conectarea din

exterior a condensatorului de memorare. Aceasta posibilitate faciliteaza utilizatorului stabilirea

unui compromis optim viteza/precizie, functie de natura aplicatiei: o capacitate mai mica va

determina un timp de achizitie mai redus si cresterea vitezei de alterare, in timp ce o capacitate

mai mare are drept urmare cresterea timpului de achizitie si imbunatatirea preciziei.

Comanda trecerii din starea de esantionare in starea de memorare si invers se realizeaza,

in mod obisnuit, cu semnalul STARE furnizat de convertorul A/D. In intervalele dintre procesele

de conversie, nivelul logic 0 al acestui semnal determina starea de esantionare pentru circuitul

E/M, in timp

ce pe durata efectuarii unei conversii este comandata starea de memorare. Daca semnalele de

intrare se modifica destul de lent in timp, pentru ca variatiile acestora sa nu genereze erori in

procesul de conversie A/D, circuitul de esantionare memorare va fi in permanenta mentinut in

starea de esantionare, prin conectarea la masa (0 logic) a intrarii

ESANTIONARE/MEMORARE. Se obtine astfel o viteza sporita de achizitie a datelor.

Convertorul A/D este de tipul cu aproximare succesiva si include elementele

caracterisitice acestui tip de circuit: un convertor A/D, un registru cu aproximatii succesive si un

comparator. Sursa de referinta si oscilatorul pentru impulsurile de tact, care modifica continutul

7/23/2019 SIST-ACH


18

18

registrului cu aproximare succesiva, sint integrate pe acelasi circuit. Convertorul este prevazut cu

o intrare de comanda, denumita CICLU SCURT. Aceasta permite incheierea procesului de

conversie dupa obtinerea unui numar de biti pentru rezultat mai mic decit 12. In acest scop,

iesirea corespunzatoare celui mai putin semnificativ bit al rezultatului scurtat se conecteaza la

intrarea CICLU SCURT. Reducerea preciziei pe seama micsorarii corespunzatoare a timpului de

conversie, asa cum s-a aratat mai sus, se poate dovedi extrem de utila in anumite aplicatii.

Dintre parametrii caracteristici ai sistemului se mentioneaza urmatorii:

- pentru sectiunea analogica: intervalul de masurare selectabil la valorile "2,5V, "5V,

"10V sau 0-5V, 0-10V, impedanta de intrare 1010 Ω, timpul de achizitie al circuitului E/M 18 µs,

viteza de alterare 1 mV/ms;

- pentru convertorul A/D: timpul de conversie 25 µs, eroarea de liniaritate, respectiv

eroarea diferentiala de liniaritate, "1/2 LSB, precizia relativa "0,025% VFS. Rezultatul poate fi

obtinut in cod binar pentru tensiuni cu o singura polaritate, respectiv in codul binar deplasat sau

in complement fata de 2 in cazul unor semnale de intrare cu valori atit pozitive, cit si negative.

Conceptia sistemului faciliteaza interconectarea usoara cu microprocesoarele uzuale.

SIST-ACH

Documents

Transcript of SIST-ACH