Embed Size (px)
Citation preview
THIẾT BỊ ĐIỀU
KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN
Chương 2: Các phần tử tự động
trong hệ điều chỉnh tự động
truyền động điện.
Trao đổi trực tuyến tại:
http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html
Nội dung chính:
1. Khuếch đại thuật toán
2. Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
3. Các bộ điều chỉnh
4. Thiết bị đo lường
5. Biến đổi số tương tự (D/A)
6. Biến đổi tương tự số (A/D)
2.1 Khuếch đại thuật toán <KĐTT> Là một phần tử cơ bản để xây dựng mạch điều khiển tương tự
Nhờ mạch khuếch đại thuật toán ta có thể tạo ra các thuật toán
điều khiển khác nhau.
Mạch KĐTT xây dựng từ các mạch tranzistor cơ bản có các đặc
tính sau
Hệ số Khuếch đại điện áp A =
Trở kháng vào Zv =
Trở kháng ra Zr = 0
Giải tần 0 -
Độ trôi điểm 0 bằng 0
Tuyến tính và đối xứng
Sơ đồ nguyên lý thay thế trong mạch:
2.1 KĐTT…Tính chất cơ bản của KĐTT thông dụng
1. Khuếch đại điện áp A = 5.104
2. Điện trở đầu vào Zv = 1 M
3. Điện trở đầu ra Zr = 100
4. Độ không đối xứng điện áp đầu vào(offset) 1 mV
5. Độ không đối xứng dòng điện đầu vào(offset) 10-8 A
6. Điện áp đầu vào tĩnh (Blascurrent) 10-7 A
7. Độ trôi điện áp và dong điện theo nhiệt độ 10-6V/Ko; 10-10A/Ko
8. Độ nhạy với sự thay đổi điện áp nguồn Power SupplyR-R
PSRR=10-5V/1V = 100 (dB)
9. Tốc độ tăng điện áp( SlewRate) SR= max(du0/dt)= 10V/us
10. Các tham số khác: Điện áp nguồn ± 15V; dòng điện 3mV; công
suất 300mW; vùng nhiệt độ -55oC +125 oC
11. Tần số làm việc cỡ vài KHZ
2.1.1 Hàm truyền của KĐTT
1. Khuếch đại đảo dấu
Phương trình đầu vào:
i1 + i2 – iv= 0
i1 = (u1-uv-u3)1/z1
i2 = (u2-uv-u3)1/z2
iv= uv / iv
Phương trình đầu ra
u0= -AUV ; i0= i2 + i1
;
Với giả thiết z0= 0; z0 < z2; ; z0 < zt và A ta có quan hệ:
Z1
Z2
Z3
Zt
U1
i3
i1io
ivUV
Zv
+
-
A Zr
u0
i2
it
U2
t
tz
ui 2
rz
uui 020
1
2
1
2
z
z
u
u
2.1.1 Hàm truyền của KĐTT
2. Khuếch đại không đảo
3. Khuếch đại vi sai
Z1
Z2
Z3
Z4
Zt
U1A
U1B
i3
i4
i1i0
iv
UV +
-
A Z0
u0
1
21
43
4
1
2
z
zz
zz
z
u
u
BA Uzz
z
z
zzU
z
zu 1
43
4
1
211
1
22 .
2.1.2 Các mạch phụ trợ cho KĐTT
Mạch bảo vệ đầu vào:
Mạch bảo vệ quá tải nối
điện trở đầu ra
Mạch bảo vệ nối sai
nguồn
Mạch bù bất đối xứng
điện áp:
2.1.2 Các mạch phụ trợ cho KĐTT
Mạch bù tần số
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.1 Bộ cộng tín hiệu:
2.2.2 Mạch lặp điện áp:
U2 = UAC volt
Thường dùng để lặp các tín hiệu
điều khiển trước đầu vào của
mạch so sánh trong mạch điều
khiển chỉnh lưu
n
n
b
b
a
a
R
U
R
U
R
URU
1
1
1
1
1
112 ....
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.3 Mạch tạo nguồn điện áp mẫu:
Điều chỉnh R1 và R2 ta được giá trị điện
áp mẫu. Độ ổn định của điện áp mẫu phụ
thuộc nhiều vào độ chính xác của điot và
2 điện trở R1 và R2.
2.2.4 Mạch lọc tích cực:
Thường dùng trong mạch truyền động
điện là mạch lọc dải thông thấp có hàm truyền
Av0: hệ số Khuếch đại của mạch lọc
Bn(p): đa thức butterworth cấp n
Hvẽ mạch lọc cấp 1 và 2
)1(1
22
R
RUU z
)()(
)()( 0
1
2
pB
A
pU
pUpA
n
vv
aw
wwBn 21)(
0
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.5 Mạch so sánh
Dùng để so sánh 2 tín hiệu điện áp chẳng
hạn trong mạch điều khiển chỉnh lưu
thyristo so sánh tín hiệu điều khiển U1
và tín hiệu đồng bộ Uđb để tính góc điều khiển
Ta có
Như vậy đầu ra có 2 giá trị + U0max và -U0max là điện áp bão hòa âm và
dương của KĐTT.
Trong thực tế còn sử
dụng mạch có đặc tính trễ.
2max
21max0
2max
21max0
21max00
0
)(
UA
UUkhiUU
UA
UUkhiUU
UUSignUU
U
o
o
1
21
02
21
21max0
1
21
02
21
21max0
0
RRR
UU
RR
RkhiUU
RRR
UU
RR
RkhiUU
U
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.6 Mạch chỉnh lưu dùng KĐTT
Mạch chỉnh lưu 1 cực:
Khi U1>0 D1 dẫn D2 khóa U2 = 0
Khi U1<0 D1 khóa D2 dẫn
U2=
Mạch chỉnh lưu 2 cực:
1
1
2 UR
R
12 UU
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.7 Mạch khóa có điều khiển:
Với Uđk= 0
Khi U1<0
khi U1>0 thì U2=0
Khi Uđk>0 đồng thời chọn R3
và Uđk sao cho
Thì U2=0
Mạch làm việc khi U1>0 và Uđk =0> Mạch không đảm bảo chắc chắn
khóa chỉ thông khi Uđk =0 vì với giá trị Uđk ≠0 nếu không đảm bảo
điều kiện thì khóa vẫn thông
Để khắc phục yêu cầu tín hiệu điều khiển phải là tín hiệu logic.
1
212
R
RUU
1
1
3 R
U
R
U đk
1
1
3 R
U
R
U đk
2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
2.2.8 Mạch hạn chế:
Thường dùng hạn chế
lượng đặt dòng điện
hoặc momen và hạn
chế tín hiệu điều khiển
Khi U1>0 nếu U1>U+ thì D+ mở U2 ≈ U+
Khi U1>0 nếu thì D- mở U2 ≈ U-
- Giá trị hạn chế được điều chỉnh bởi
chiết áp P1, P2
- Một sơ đồ khác của khâu hạn chế:
Góc mở của P1, P2 là 1 và 2
Giá trị điện áp trên P1, P2 là
+
-
D-D+
u-u+
P2 P1
U2
-Un
U1
+Un
UU 1
2.2.8 Mạch hạn chế:…
U-1= (1-1)U2 - 1Un
U+ = (1-2)U2 +1Un
Nếu chọn R<<R2 ta có U2 bị hạn chế bởi giá trị
01
01
2
2
2max2
2
1
1max2
khiUUU
khiUUU
n
n
2.2.9 Khâu tạo gia tốc và giảm tốc
Umax : điện áp bão hòa đầu ra khâu so sánh
UHCMax :điện áp hạn chế
Uw : tín hiệu điện áp đầu vào
U*w : điện áp đầu ra
: hằng số tích phân
Tốc độ tăng lượng đặt
Uw
+
_
U1 U2 Un
UHCMax
dUUSignU
U
UUSignUU
UUSignUU
wwHC
w
wwHC
ww
)(.
)(.
)(.
*max*
*
max2
*
max1
max
*
HCw U
dt
du
VD Mạch nguyên lý khâu hạn chế gia tốc
- Thực tế trong hệ điều
chỉnh tự động truyền
động điện dùng bộ
Biến đổi điện tử công
suất, do độ tác động
nhanh của bộ biến đổi
nên cần hạn chế tốc
độ tăng lượng đặt
- Trong sơ đồ A1 là khâu so sánh, A2 là khâu tích phân,
A3,A4 tạo ra tạo điện áp hạn chế -UHCmax và +UHCmax
khâu hạn chế là 2 tranzitor T1, T2. hằng số thời gian tích
phân = RC
2.2.10 Khâu tạo phát xung chữ nhật
Thường dùng cho mạch tạo
xung chùm cấp cho khâu
Khuếch đại xung điều khiển
thyristor có biến áp xung.
Giá trị điện áp Urmax đc tạo nhờ
2 diot ổn áp. Nếu U trên tụ điện
Thì điện áp trên đầu ra sẽ thay đổi cực tính
Tại t = 0 Tại 0< t < T/2
Tại t = T/2 ta có
Thay lên trên ta được chu kỳ
1
21
max .)( RRR
UpU r
c
21
1max
RR
RUU rc
RCt
rc eRR
RUtU /
21
1max ).(1[)(
21
1max
RR
RUU rc
1
212ln.2
R
RRRCT
2.2.11 Mạch phát xung chữ nhật và xung tam giác
- Bằng việc nối mạch so sánh nối tiếp với mạch tích phân có phản
hồi sẽ tạo ra xung chữ nhật ở đầu ra mạch so sánh, xung tam giác ở
đầu ra A2 mạch có đặc tính trễ A1, lật giá trị khi
- Chu kỳ tín hiệu
3
max1
2
max2
R
U
R
U
2
3114
R
RCRT
2.2.12 Mạch biến đổi điện áp – tần số
- Trong mạch biến tần cần phải tạo mạch phát xung chữ nhật có tần số
tỷ lệ với điện áp điều khiển. Cụ thể trong điều khiển tần số động cơ
không đông bộ, tần số điện áp hoặc dòng điện ra f1 của biến tần
được tính: f1 = fw + f2 trong đó
Fw: tần số quay của trục động cơ
F2: tần số trượt ở mạch roto.
Mạch gồm 3 khâu là mạch khóa, mạch tích phân và mạch so sánh
Mạch khóa chuyển mạch tạo điện áp +U1 và –U1 cấp cho khâu tích
phân, điều khiển khóa chuyển mạch là khâu so sánh có đặc tính từ
Khóa
+ U1
- U1
So sánh
f1
Tích
phân
2.2.12 Mạch biến đổi điện áp – tần số
trễ
Có nhiều mạch thực hiện biến đổi điện áp – tần số. Tuy vậy cần xác
định chỉ tiêu độ tuyến tính, vùng điều chỉnh trong đó tần số xung ra
tỷ lệ tuyến tính với điện áp.
2.3 Các bộ điều chỉnh- KN bộ điều chỉnh: là thành phần quan trọng nhất trong hệ điều
chỉnh tự động truyền động điện vì nó đảm bảo chất lượng động và
tĩnh của hệ. Hai nhiệm vụ chính của nó là:
1.Khuếch đại tín hiệu sai lệch nhỏ của hệ
2.Tạo hàm điều khiển đảm bảo chất lượng động và tĩnh của hệ
2.3.1 Bộ điều chỉnh tỷ lệ (P) dùng KĐTT
Từ hàm truyền của KĐTT
Ta lấy Z1=R1; Z2=R2; ta được hàm truyền của bộ điều chỉnh tỷ lệ là:
+
-
U2
_
R1
R1
R2
U1w
U11
2
1
2
z
z
u
u
KR
R
U
UpFR
1
2
1
2)(
2.3.2 Nguyên tắc tạo hàm chức năng điều khiển của bộ điều chỉnh
Sơ đồ xây dựng hàm chức năng các bộ điều chỉnh:
Ta có:
I1w+ I1 + I2= 0
Trong đó
I1w= Yw(p).U1w
I1= Y(p).U1
I2= Y2(p).U2
Từ đó tính được:
Để so sánh tín hiệu đầu vào cần có điều kiện
U1wdm: giá trị điện áp đặt định mức
U1dm: giá trị điện áp đo lường định mức
Ta có trong đó dấu * thể hiện tín hiệu
ở đơn vị tương đối
+
-
U2
Y2(p)Yw(p)
_
I2U1w
U1 Y(p)U
I1
I1w
])(
)([
)(
)(11
2
2 UpY
pYU
pY
pYU
w
ww
)(
)(1
1
1
pYU
pYU
wdm
wdm
][.)(
)( *
1
*
1
1
1
2
*
2 UUU
U
pY
pYU w
dm
wdmw
2.3.3 Bộ điều chỉnh tích phân (I)
Nếu ta chọn
Thì ta có sơ đồ như hình sau:
Khi đó hàm truyền của bộ
điều chỉnh được tính:
1: là hằng số thời gian tích phân
Điện áp đầu ra bộ điều chỉnh:
22
2
1
1
1 ;1
;1
PCYR
YR
Y w
+
-
U2
R1
R1
C2
U1w
U1
121
112
;11
)( RCPRPC
pFr
t
tU
dtUU0
112
2.3.5 Bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ (PI)
Nếu ta chọn
Thì có bộ điều chỉnh tích
phân tỷ lệ như hình vẽ:
Hàm truyền của bộ
điều chỉnh PI:
Trong đó:
Hoặc:
Với
22
2
1
1
1
1 1
1)(;
1)(;
1
PCR
pYR
pYR
Y w
+
-
U2
_
R1
R1
R2 C2
U1w
U11
1)(
PKpF Rr
211
1
2 ; CRR
RKR
R
RRr
P
PKpF
1)(
22
1
2 ; CRR
RK RR
2.3.4 Bộ điều chỉnh tỷ lệ tích phân đạo hàm (PID)
Sơ đồ nguyên lý:
Ta có hàm truyền
đạt:
Trong đó:
+
-
U2
_
R1
R1
R2 C2 R3
U1w
U1
Ui C3
R3
U2 Ui C3 R2
C2
Z
P
ppKpF D
Rr
1
1
2
1 1)(
3
1
32
211
1
23232
;
;.
CR
CR
CR
R
CCRRRK
p
R
2.3.6 Bộ điều chỉnh thích nghi
- Trong hệ thống tự động điều chỉnh thích nghi các bộ điều chỉnh
phải thay đổi thích ứng với sự thay đổi của tham số của đối tượng
điều chỉnh như thay đổi hệ số Khuếch đại, hằng số thời gian và thay
đổi cấu trúc(cụ thể trong chương 4).
- Hình vẽ là sơ đồ bộ điều chỉnh thích nghi thay đổi hằng số thời gian
và hệ số Khuếch đại:
- Hàm truyền của
bộ điều chỉnh lúc
này được tính:+
-
_
R1
R1
R2 C2
U1w
U1
Uđk
PK
KUCPRUKR
RpF R
đkđk
R
11)( *
2111
2
2.3.7 Bộ điều chỉnh xung
- Trong hệ điều chỉnh xung thông thường người ta dùng bộ điều chỉnh xung là bộ so sánh tần số có cấu trúc như hình sau
- Cấu trúc bộ điều chỉnh
xung bao gồm bộ đếm
đồng bộ CS, bộ biến
đổi D/A. Xung đặt Fw đưa vào CS là tăng dung lượng đếm còn xung đo lường thực tế FT làm giảm dung lượng đếm, bộ lọc L để chỉnh dạng xung và loại trừ trạng thái không thực khi sai lệch tần số:
f = fw – fT nhỏ.
Điện áp ở đầu ra của bộ điều chỉnh xung:
Hàm truyền:
Trong đó UR0: giá trị thay đổi đ/áp ra khi thay đổi dung lượng bộ đếm 1 đơn vị. f: sai lệch tần số fw với fT
L CS D
A
fw
fT
W
T
NR UR
tfUtT
UU R
RR ..0
0
P
U
pf
pU RR 0
)(
)(
2.3.8 Bộ điều chỉnh số
- Có cấu trúc như hình sau:
Bộ điều chỉnh số ngày nay
thường được thực hiện bởi
vi xử lý hay máy vi tính
các hàm chức năng của bộ điều chỉnh được thực hiện bằng phương
pháp lập trình:
- Có 3 phương pháp là: lập trình trực tiếp, nối tiếp và lập trình song
song.
- Lập trình nối tiếp cần ít bộ nhớ, thiết bị vào ra nhưng quá trình điều
chỉnh lại chậm. Lập trình song song chiếm nhiều bộ nhớ và nhiều
thiết bị ngoại vi nhưng đáp ứng được các yêu cầu về thời gian.
- Tham khảo bảng 2.1 trình bày cấu trúc bộ điều chỉnh số với hàm
chức năng khác nhau
+
Ts
_
RD
Nw
Sw
N NR
2.4 Thiết bị đo lường- Nhiệm vụ của thiết bị đo lường là phản ánh chính xác trạng thái làm
việc của hệ để từ đo điều khiển hệ. Do vậy cần tránh các sai số tới
mức tối thiểu. Các sai số cơ bản gồm:
+ Khi 0 giữ được yêu cầu vầ tỷ lệ gọi là sai số tĩnh
+ Đầu ra thiết bị đo lường có bộ lọc, hàm truyền của nó có thêm khâu
quán tính bậc 1 gây ra sai số động
+ Đầu ra thiết bị đo lường có nhiễu xoay chiều.
2.4.1 đo lường dòng điện, điện áp 1 chiều có cách ly
- Các bộ đo dòng điện và điện áp 1 chiều ngoài việc đảm bảo độ
chính xác còn phải đảm bảo cách ly giữa các mạch lực và mạch
điều khiển.
- Mạch đo bao gồm khâu biến điệu(để truyền tín hiệu từ sơ cấp sang
thứ cấp có cách ly bằng phần tử quang điện hoặc biến áp), khâu
chỉnh lưu nhạy pha, tín hiệu đo được sóng biến điệu, chuyển qua
biến thế sau đó chỉnh lưu thành tín hiệu xoay chiều.
2.4.2 đo dòng xoay chiều 3 pha
- Đo dòng xoay chiều
3 pha dùng biến dòng:
- Điện áp đầu ra chỉnh
lưu:
U2d= R1.Id
Với
Hàm truyền của cơ cấu đo dòng điện:
Trong đó KI = PI.RI là hệ số tỷ lệ
fI = RC là hằng số thời gian của bộ lọc.
Ia Ib Ic
R0 R0 R0
I2 R1
D0
R
U2I
U2I0
2
23IId
I
I
I
II
fp
K
pI
pUpF
1)(
)()( 2
2.4.3 Đo lường tốc độThiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết định tới chất lượng động
và tĩnh của hệ truyền động. Sau đây là vài cách đo:
1. Máy phát tốc 1 chiều:
Máy phát tốc 1 chiều phải có từ thông không đổi trong toàn dải điều
chỉnh tốc độ của động cơ. Khi tính toán cần chú ý ảnh hưởng của phụ
tải, nhiệt độ cuộn dây và chổi than tới độ chính xác của máy phát tốc.
Điện áp đầu ra:
Nếu chọn điện trở đủ lớn
Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền
của máy phát tốc là:
Kw: hệ số tỷ lệ
Rư: điện trở phần ứng máy phát
fw: hằng số thời gian bộ lọc
w
R
CRt
Uw
ctpuw UIRKU '.
.KU
p
K
p
pUpF
fw
tF
1)(
)()(
2.4.3 Đo lường tốc độ2. Máy phát tốc xoay chiều
Phần roto là nam châm vĩnh cửu, stato là cuộn dây, điện áp ra máy
phát tốc là: U0 = K.w. cosppwt. Máy phát tốc 0 xác định được chiều
quay nên phải mắc thêm mạch xác định chiều quay đối với máy
phát 1 pha dùng 2 cuộn dây đặt lệch nhau 900 còn với máy phát 3
pha phải dùng mạch xác định thứ tự pha để xác định chiều quay.
Để lấy tín hiệu ra người ta dùng mạch chỉnh lưu do vậy điện áp đầu
ra còn chứa thành phần xoay chiều. Đối với máy phát 1 pha và 3
pha thì tỷ lệ đó là:
và
3. Đo tốc độ bằng xung và số
Máy phát tốc độ xung phát ra z xung trong 1 vòng quay. Tần số xung
ra là
667.01 wU
U 057.01 wU
U
2
zf
2.4.3 Đo lường tốc độ- Đo tốc độ xung thường dùng 2 loại: loại dùng điện từ và loại bằng
bán dẫn quang, để đánh giá chiều quay ta phải đặt 2 đầu đo lệch
nhau 900.
- Mạch gồm có bộ nhân xung để tăng độ chính xác, mạch biến đổi
f/U để tạo tín hiệu Uw trên đầu ra của máy phát tốc xung, mạch
chuyển tín hiệu phát tốc xung ra tín hiệu số
- Nguyên lý mạch đo theo nguyên tắc tần số.
- Nguyên lý mạch đo theo nguyên tắc chu kỳ.
2.4.3 Đo lường vị trí1. Đo lường vị trí bằng đại lượng tương tự.
- Mạch đo vị trí đơn giản là dùng biến trở điện áp ra U0=Un. để
đảm bảo độ chính xác thì biến trở cần cuốn đều sao cho quan hệ vị
trí và điện áp tỷ lệ tuyến tính. Hiện ít dùng vì kém tin cậy.
- Ngày nay người ta thường dùng bộ đo vị trí Resolver có roto 1 pha
và stato có 2 cuộn dây đặt lệch nhau 900, điện áp cấp cho 2 cuộn
stato cũng lệch nhau 900
GF Chiasin
cos=1
H- Đ M
ĐK
U1s=Umcost
U1s=Umsint
UR
A
B
FMFD
UD
FM
2m-
1
R1
BABAD
U
2.4.3 Đo lường vị trí
Tín hiệu U1s và U2s được được đưa vào mạch phát hiện
FD điện áp đầu ra Up là qua bộ lọc RC ta được điện áp
ra U0 như vậy U0 tuyến tính với (0,).
Mạch tạo ra điện áp sin và cos gồm bộ phát xung nhịp tần
số cỡ vài MHz sau đó qua bộ chia xung D và dịch pha đc
2 tín hiệu lệch nhau 900
2.4.3 Đo lường vị trí
2. Đo lường vị trí số.
Cách đầu tiên người ta hay thực hiện là lấy tín hiệu
từ Ressovel rồi biến đổi thành số như hình vẽ tín
hiệu UD cùng với xung nhịp fn qua mạch cổng H
rồi đưa vào bộ đếm D và lưu trữ tại bộ nhớ M
mạch điều khiển ĐK điều khiển bộ đếm và bộ
nhớ.
Thời gian riêng đo lường số là
chu kỳ đo là:
max
.
mT
moT
2.5 Bộ biến đổi số - tương tự D/A
1. Dùng mạng điện trở nhị phân.
Tín hiệu số đưa vào sẽ được đưa đến điều khiển các
khóa điện, khóa chuyển mạch có 2 vị trí nối với điện
áp dương và âm của nguồn, do vậy ta tính được điện áp
đầu ra của mạch.
Hình sau là mạch nguyên lý biến đổi D/A chỉ dùng
điện trở nhị phân
)2
...2
(0
1
1
0
1
20
n
nR
AA
R
RUU
Dùng mạng điện trở nhị phân.
2m-1 R1
20 R1
S0
Sm-1
A0
LSB
Am-1
MSB
UR
U0
2.5 Bộ biến đổi số - tương tự D/A
2. Mạch biến đổi D/A dùng mạng điện trở R và 2R
Về nguyên tắc tương tự như bộ biến đổi mạng điện trở
nhị phân. Điện áp đầu ra được tính là:
Ngoài ra mạch còn bố trí 1 bít dấu như vậy điện áp ra
của mạch biến đổi có dạng tổng quát như sau:
Rm
m UAA
U )2
...2
( 0
1
10
2.5 Bộ biến đổi số - tương tự D/A
2. Mạch biến đổi D/A dùng mạng điện trở R và 2R
2R
R
A0 Am-1
MSBLSB
UR
U0
2R2R
R 2R
3R-UR
3RBit dấu
Rm
mmR U
AAAUU )
2...
2(. 0
1
10
2.6 Bộ biến đổi tương tự - số A/D1. Mạch biến đổi A/D theo nguyên tắc bù .
Mạch biến đổi gồm có 2 mạch đếm nhị phân, mạch so
sánh và mạch biến đổi A/D
Thời điểm t = 0 thì U0 = 0, mạch so sánh thiết lập giá trị
1 tín hiệu nhịp H qua cổng AND được đưa vào mạch
đếm để cho ra tín hiệu số từ Q0...Qm-1 đồng thời qua
bộ biến đổi D/A sẽ có điện áp U0 khi U0≥Uv thì bộ so
sánh lật giá trị đầu ra thành 0 cổng AND khóa bộ đếm
dừng, Q0...Qm-1 được ghi vào bộ nhớ.
2.6 Bộ biến đổi tương tự - số A/D1. Mạch biến đổi A/D theo nguyên tắc bù .
Nếu bộ bếm nhị phân có m mức thì điện áp vào cực đại có số
mức là 2m-1. Điện áp vào Uv- được lượng tử hóa theo gia số
điện áp trong đó N là tổng số bước
của bộ đếm. Thời gian biến đổi Tv = N/Fn với Fn là tần số xung
nhịp.
Đếm
D/A
Đầu vào
tương tựLBS
MBS Qm-1
Q0
U0
CL
H
Ux
12
max
m
vv
UU N
UU
m
vv .
12
max
2.6 Bộ biến đổi tương tự - số A/D.
2. Bộ biến đổi A/D theo nguyên tắc Servo.
Bộ biến đổi gồm 3 phần cơ bản là mạch so sánh, mạch đếm 2
chiều, và bộ biến đổi D/A, tín hiệu điện áp vào Uv được so sánh
với điện áp ra D/A nếu Uv lớn hơn thì bộ đếm đếm tiếp theo chiều
tiến và ngược lại cho tới khi Uv = U0.
tốc độ biến đổi điện áp
vào phải nhỏ hơn tốc
độ của bộ đếm và bộ
biến đổi D/A nên thời
gian biến đổi phụ thuộc
vào tần số xung nhịp Fn
và phản ứng của bộ so sánh gần đúng thì
n
vf
T1
Đếm
D/ALBS
MBS Qm-1
Q0U0
Hfh
1
2.
3. Bộ biến đổi A/D song song với mạch so sánh.
Dựa trên việc so sánh điện áp vào Uv với từng
giá trị URi tương ứng với từng bit đầu ra. Nên
thời gian biến đổi chỉ bằng thời gian tác động
của mạch so sánh và nó cũng là bộ biến đổi
nhanh nhất
4. Bộ biến đổi A/D với 2 lần tích phân.
Loại này có thời gian biến đổi lớn thường dùng
cho mạch biến đổi chậm như đo nhiệt độ
2.
5. Bộ biến đổi A/D theo biến tần số.
Phần cơ bản của bộ biến đổi là mạch biến đổi U/f(VCO), mạch
đếm và mạch ghi. Tần số ra của mạch biến đổi U/f là
f = K.Uv xung đầu ra được đưa vào bộ đếm trong thời gian điều
khiển Tn dung lượng của nó là N = f.Tn = K.Tn.Uv
ưu điểm của bộ biến đổi loại này là đơn giản nhưng nhược điểm
là kém chính xác.
Điều
khiển
VCO Đếm Ghif
1/Tm
Uv N
Nội dung chính:
1. Khuếch đại thuật toán
2. Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán
3. Các bộ điều chỉnh
4. Thiết bị đo lường
5. Biến đổi số tương tự (D/A)
6. Biến đổi tương tự số (A/D)
