Файл: Маграчев З.В. Аналоговые измерительные преобразователи одиночных сигналов.pdf

Положим скорость счета измерителя преобразован­ ного интервала равной 100 Мгц. Тогда при измерении интервалов в диапазоне 0 , 1 — 1 нсек с допустимой по­ грешностью за счет дискретности 1 % минимальный ко­ эффициент преобразования должен быть равен [см. фор­

но затруднительно.

Аналогично обстоит дело с током /уоЕго изменение

Для того чтобы изменение тока утечки не влияло на разрешающую способность преобразователя, его вели­ чина /уо должна быть по крайней мере на порядок мень­ ше /раз, т. е. /уо^О,1 мка. Обеспечить такой ток утечки при современном состоянии полупроводниковой техники практически невозможно.

Увеличение коэффициента преобразования за счет увеличения зарядного тока Дар ограничивается допусти­ мой мощностью транзисторов, причем с увеличением мощности, как правило, растут величины паразитных параметров транзисторов (в частности, емкость коллек­ торного перехода).

Таким образом, построение высокоточных ПМВ с ли­

149

6-3. Об уменьшении погрешности линейных ПМВ

Как было показано выше, погрешность линейных ПМВ определяется в значительной степени нелиней­ ностью функции преобразования в области малых вре­ мен, т. е. на начальном участке кривой заряда накопи­ тельного конденсатора. Эту трудность можно обойти в ПМВ, если исключить из процесса преобразования начальный участок. С этой целью в схеме рис. 6-5,а кон­

денсатор С заряжается не в течение измеряемого ин­ тервала tx, а в течение интервала tx-\-t<j, а затем на этапе обратного пре­ образования возникаю­ щая при этом погреш­ ность исключается. Один из вариантов реализации этой идеи предложен в

(Л. 128]. На рис. 6 - 6 изо­ бражена структурная схе­ ма подобного ПМВ. На вход преобразователя по­ ступают два интерваль­ ных старт- и стоп-импуль- са. Старт-импульс опроки­ дывает триггер Тг, кото­

рый включает стабилизатор тока заряда СТЗ конденса­ тора С. После прохождения липни задержки ЛЗ старт-импульс открывает ключ Кл для прохождения че­ рез него стоп-импульса, снимаемого с отвода линии задержки и возвращающего триггер Тг в исходное со­ стояние. Ключ Кл предотвращает возвращение триггера Тг в исходное состояние задержанным старт-импульсом. Таким образом, триггер вырабатывает импульс длитель­ ностью t = t x+ t 0j где t0— электрическая задержка меж­ ду входом линии задержки и ее отводом. В течение интервала времени t накопительный конденсатор Спа1! заряжается током СТЗ, и снимаемое с него напряжение

са ЗУ переключается в режим запоминания напряжения на конденсаторе Uc (to). Это напряжение поступает на

150

бДйн из входов дискриминатора Л,с в качестве onopiidго. На другой вход дискриминатора поступает напряже­ ние с накопительного конденсатора, который после окон­ чания импульса триггера разряжается через стабилиза­ тор тока разряда СТР. В момент равенства напряжения на накопительном конденсаторе С и на выходе ЗУ ди­ скриминатор вырабатывает импульс. Время задержки^ старт-импульса выбирается таким, чтобы исключить из процесса преобразования нелинейный участок напряже­ ния па накопительном конденсаторе. Преобразованный интервал времени отсчитывается между задержанным стоп-импульсом, снимаемым с зажима 1, и выходным импульсом дискриминатора Дс, снимаемым с зажима 2. Этот интервал пропорционален входному интервалу tx.

Изложенный метод позволяет существенно уменьшить нелинейность функции преобразования при заряде на­ копительного конденсатора и минимальную длитель­ ность преобразуемого интервала. Для его реализации необходимо построение высококачественного расширителя импульсов с коэффициентом расширения КД^КДх-

Г л а в а с е д ь м а я

Основы теории компенсационных преобразователей масштаба времени

7-1. Принципы построения компенсационных преобразователей

Схемные и конструктивные реализации методов пре­ образования, в которых используется принцип стабили­ зации тока заряда и разряда накопительного конденса­ тора, достаточно сложны. Кроме того, они обладают ря­ дом существенных недостатков, которые были рассмо­ трены в гл. 6 .

В связи с изложенным значительный интерес пред­ ставляют конденсаторные накопительные преобразовате­ ли с компенсацией нелинейности заряда, в которых для формирования временных функций используются пассив­ ные элементы. Сущность компенсации сводится к тому,

151

Уравпепие (7-1) является математическим выраже­ нием идеи компенсации нелинейности функции преобра­ зования, возникающей на этапе накопления заряда.

Покажем, что такая компенсация возможна при ис* пользовании непрерывных, однозначных и монотонных функций. Пусть F(x) —монотонная и непрерывная функ­ ция, где х — аргумент, пропорциональный времени. Тог­ да для двух функций F (at) и F(bt), где а и Ь — пара­ метры, характеризующие скорость их изменения, для любого t= /и найдется такое t = T„, при котором спра­ ведливо равенство

Здесь t„ и 7’п — измеряемый и преобразованный ин­ тервалы.

Справедливость этого соотношения легко проверить подстановкой уравнения (7-3) в (7-2), при которой по­ следнее обращается в тождество.

В уравнении (7-2) ради общности рассматриваются лишь модули функций и тем самым не накладываются

•ограничения на их знак. Нетрудно заметить, что и вре­

= ТП—tK, т. е. определяется, как и в предыдущем случае, уравнением (7-2). Из уравнения (7-3) видно, что при

152