IMG�33 (2)

szowe(błyskowe), w których pomiar realizuje się w jednym kroku, a czas pomiaru jest praktycznie czasem potrzebnym na uspokojenie stanu nieustalonego w obwodach i czasem potrzebnym na zadziałanie detektora znaku Gdy zignoruje się wymienione tu zjawiska, składające się na czas pomiaru, to można powiedzieć, że przetwornik fleszowy „śledzi wielkość napięcia” doprowadzonego do jego wejścia, tzn że jego „stan cyfrowy” odwzorowuje na bieżąco aktualny stan napięcia Wystarczy wyposażyć przetwornik w funkcję zatrzaskiwania (stanów) detektorów w wybranej chwili, żeby możliwe było odczytanie i utrwalenie kodu wartości napięcia odpowiadające tej chwili We fleszowym przetworniku a/c napięcia realizuje się więc równocześnie dwie funkcje próbkowanie (w wyniku zatrzaskiwania) i pomiar (przetwarzanie a/c). Mówi się, że przetwornik a/c fleszowy jest równocześnie cyfrowym układem próbkująco-pamiętającym.

Rys. 3.18. Schcmal funkcyjny a - cyfrowego układu ślcdząco-próbkująccgo; b - zastosowania analogowego układu P-P; c - układu analogowego P-P

Buduje się specjalne cyfrowe układy śledząco-próbkujące, np. schemat na rys. 3 18a W układzie pokazanym na rysunku wykorzystano licznik rewersyjny impulsów Licznik taki zlicza kolejne impulsy z generatora jako dodatnie lub jako ujemne, zależnie od sygnału sterującego, który otrzymuje z detektora znaku (różnicy) Gdy napięcie na wyjściu z przetwornika c/a jest np większe od chwilowego napięcia UJif), licznik zlicza impulsy odejmując od stanu istniejącego, zmniejsza się stan licznika, zmniejsza się wartość liczby sterującej przetwornik c/a i tym samym zmniejsza się napięcie na wyjściu przetwornika. Gdy napięcie na wyjściu przetwornika c/a jest za małe w stosunku do napięcia chwilowego, działanie układu jest przeciwne Stan licznika rewersyjnego nadąża za napięciem chwilowym w tym sensie. Ze jego stan jest zgodny z kodem, jaki jest potrzebny na wejściu przetwornika c/a, żeby na jego wyjściu napięcie nie różniło się więcej niż o ±\q od aktualnego napięcia chwilowego próbkowanego przebiegu Tak jest oczywiście w stanie ustalonym w czasie śledzenia Cyfrowy stan licznika rewersyjnego wyraża więc aktualny wynik pomiaru napięcia chwilowego W chwili, dla której napięcie ma być zmierzone, bramka na wejściu licznika jest zamykana, stan licznika rewersyjnego zatrzymuje się i wynik może być odczytany.

Dokładność przetwarzania układu z licznikiem rewersyjnym wynika z dokładności użytego przetwornika c/a, bo inne zjawiska można pominąć Dynamiczne możliwości układu zależą od częstotliwości generatora impulsów i liczby zliczanych impulsów przypadają-

cych na jednostkę kwantyzacji przetwornika c/a. Gdy okres generatora impulsów wynosi r i jest zliczanych m impulsów na każdą jednostkę kwantyzacji napięcia, to napięcie na wyjściu przetwornika c/a zmieni się o \q po czasie /nr, a to oznacza. Ze zmiany napięcia U, nie mogą być szybsze, bo układ nie nadążyłby za zmianami Tak więc śledzenie napięcia IJ,lt) jest możliwe, jeżeli szybkość zmian tego napięcia w każdej chwili jest nie większa niż , gdzie/= y jest częstotliwością generatora impulsów Na przykład, w układzie takim można

by śledzić przebieg sinusoidalny o częstotliwości me wiele większej niż 30 kHz, gdyby przetwornik c/a miał 10 bitów, a częstotliwość generatora impulsów wynosiła 100 MHz i na każdy kwant napięcia przypadałby jeden impuls Częstotliwość napięcia sinusoidalnego ŁAO) mogłaby być znacznie większa, gdyby amplituda śledzonego przebiegu była mała Jednak - ogólnie - właściwości dynamiczne takiego układu są skromne.

Na układ z rys 3.18a można również popatrzeć jak na układ przetwornika a/c kompensacyjnego Mamy więc tu przykład jeszcze jednego sposobu realizacji metody kompensacyjnej napięcia.

Gdy czas potrzebny na wykonanie pomiaru (czas przetwarzania) przetwornika a/c nie może być pominięty, to musi być stosowany analogowy układ próbkująco-pamiętający (rys 3 18b, schemat zastosowania). W takim układzie napięcie mierzone UAf) jest śledzone tym razem „analogowo", a w chwili próbkowania napięcie na jego wyjściu równe napięciu chwilowemu w chwili próbkowania jest zatrzymywane na czas potrzebny na wykonanie pomiaru (lub na czas potrzebny do innych celów) Mówi się, że przez czas użytkowy układ pamięta stan napięcia chwilowego z chwili próbkowania. Analogowy układ próbkująco-pamiętający (P-P)¹ w torze pomiarowym poprzedza przetwornik a/c.

Układy analogowe P-P mają też zastosowanie wówczas, gdy wytworzone na wyjściu przetwornika c/a napięcie potrzebujemy podtrzymać przez zadany czas (patrz rys. 3 16 b). Wówczas układ P-P pełni funkcję filtru cyfrowego rzędu zerowego

Schemat funkcyjny analogowego układu próbkująco-pamiętającego przedstawiono na rys. 3.18c. Na układ składają się dwa wzmacniacze, klucz sterowany i kondensator Taki układ wytwarzany jest w technologii scalonej z wyjątkiem kondensatora C, który jest zazwyczaj dobierany i dołączany, ponieważ pojemność i jakość dielektryku takiego kondensatora ma znaczący wpływ na dokładność funkcjonowania układu. Wzmocnienie wzmacniaczy jest z zasady bliskie jedności, ponieważ w tym zastosowaniu oczekuje się przede wszystkim dużej rezystancji wejściowej i malej impedancji wyjściowej.

Gdy klucz jest zamknięty (rys 3.18c), to napięcie UJit) w każdej chwili przenoszone jest na kondensator C i przez drugi wzmacniacz na wyjście Jest to tzw faza śledzenia napięcia £/,(/). Otworzenie klucza w chwili /„ sprawia. Ze na kondensatorze pozostaje napięcie Uc równe napięciu chwilowemu UJit) z ostatniej przed odłączeniem chwili i jest dostępne przez czas r_f na wyjściu drugiego wzmacniacza Czas r, jest nazywany czasem pamiętania W czasie pamiętania może być wykonany pomiar tego napięcia lub napięcie to może być użyte do innych celów. Ponowne zamknięcie klucza rozpoczyna kolejny cykl pracy układu od fazy śledzenia. Niestety, układ nie jest tak doskonały i różne zjawiska naruszają przedstawiony nominalny cykl działania układu P-P.

W realnym układzie P-P po zamknięciu w chwili l, (rys. 3.19 a) klucza K napięcie na kondensatorze C osiąga z opóźnieniem wielkość ustaloną, czyli aktualną wielkość napięcia chwilowego U,(i). Po czasie /„-/,»r, i od tego momentu rozpoczyna się faktyczne śledzenie napięcia próbkowanego. Czas uspokojenia (ustalenia) r„ zależy (układowo) od wydajności prądowej wzmacniacza i od pojemności kondensatora albo inaczej proces ten można scharakteryzować za pomocą zastępczej stałej czasowej RC. Czas ten sytuacyjnie

145

1

Angielskie oznaczenie S-H od nazuy sample and hołd (sircuir).