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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Anwendung des ADC KR572PV5. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer In den letzten 10 Jahren wurden in der Amateurfunkliteratur Beschreibungen mehrerer digitaler Messgeräte auf Basis des Analog-Digital-Wandlers KR572PV5 veröffentlicht. In diesem Artikel stellen wir Ihnen die Funktionsweise dieses ADC vor: mit seinem Gerät und den darin ablaufenden Prozessen. Die Leser werden zweifellos an Informationen über nicht standardmäßige Optionen zum Einschalten des Konverters und einige Funktionen seiner Anwendung interessiert sein. Der Zweck des ADC KR572PV5 besteht darin, die analoge Signalspannung in digitale Form umzuwandeln, um anschließend den Signalpegel durch eine digitale Anzeige anzuzeigen. Das Gerät ist für die Zusammenarbeit mit einer vierstelligen Flüssigkristall-Digitalanzeige ausgelegt. Der KR572PV5-Chip wird in CMOS-Technologie hergestellt. Der Wandler (Abb. 1) besteht aus analogen und digitalen Teilen. Der analoge enthält elektronische Schalter S1-S11, einen Puffer-Operationsverstärker DA1, der im Repeater-Modus arbeitet, einen Integrator am Operationsverstärker DA2 und einen Komparator DA3. Der digitale Teil umfasst Generator G1, Logikgerät DD1, Impulszähler DD2, Speicherregister mit Ausgangsdecoder DD3.
Der Wandler arbeitet nach dem Prinzip der doppelten Integration, wonach ein entladener Integrationskondensator Sint zunächst für eine bestimmte Zeit mit einem zur gemessenen Spannung proportionalen Strom aufgeladen und dann mit einem bestimmten Strom auf Null entladen wird. Die Zeit, während der sich der Kondensator entlädt, ist proportional zur gemessenen Spannung. Diese Zeit wird mit einem Impulszähler gemessen; Von seinem Ausgang werden Signale an die Anzeige gesendet. Die gemessene Spannung Uin wird dem Eingang des Wandlers (Pin 30 und 31) und dem Pin zugeführt. 36 und 35 - Der beispielhafte Uobr-Messzyklus (Abb. 2) besteht aus drei Phasen: Signalintegration, d. h. Laden des Integrationskondensators (CIC), Entladen des Integrationskondensators (RIC) und automatische Nullpunktkorrektur (ACC). Jede Stufe entspricht einer bestimmten Umschaltung der Wandlerelemente, die von den Schaltern S1 – S11 an Transistoren der MOS-Struktur durchgeführt wird. Auf dem Diagramm von Abb. 1 Die Beschriftungen an den Schaltern geben an, in welchem Stadium die „Kontakte“ geschlossen sind. Die vom Zähler DD2 genau eingestellte Dauer der Stufe ist proportional zur Periodendauer der Taktfrequenz fT.
Während der Stufe des ZIK, die 4000 Perioden der Taktfrequenz dauert, wird das Eingangssignal über die Schalter S1, S2 und den Pufferverstärker DA1 dem Eingang des Integrators DA2 zugeführt. Dies führt zu einer Ladungsakkumulation am Sint-Kondensator, die proportional und im Vorzeichen zur angelegten Eingangsspannung ist. Die Spannung am Ausgang des DA2-Integrators ändert sich mit einer konstanten Rate proportional zum Eingangssignal. Nehmen wir an, dass zu Beginn der ZIK-Stufe die Ladung der Kondensatoren Sint und Sakn und die Nullvorspannung des Operationsverstärkers DA1–DA3 gleich Null sind (Sakn ist der Speicherkondensator der automatischen Nullkorrektureinheit). Da der Eingangsstrom des DA2-Integrators klein ist, gibt es keine Spannungsänderung am Kondensator Sakn und hat tatsächlich keinen Einfluss auf den Integrationsprozess. Der Kondensator Sobr bleibt vom vorherigen Zyklus von der Referenzspannungsquelle auf Uobr aufgeladen. Die Empfindlichkeit des DA3-Komparators ist so, dass er die Polarität des Eingangssignals korrekt bestimmt, selbst wenn das Signal deutlich weniger als einen Zähler beträgt. Wenn der Konverter in der RIC-Stufe arbeitet, wird das Eingangssignal zum Integrator DA2 nicht empfangen. Die Schalter S7, S8 oder S6, S9 sind mit ihrem Eingang durch den auf die Referenzspannung geladenen Kondensator Sobr verbunden, und zwar in einer solchen Polarität (das ist der Grund für die Wahl des einen oder anderen Schalterpaars), an der sich der Kondensator Sint befindet entlassen.
Die Entladung dauert so lange, bis der Kondensator Sint vollständig entladen ist, d. h. die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA2 Null wird. In diesem Moment wird der parallel zum Sint-Kondensator geschaltete DA3-Komparator ausgelöst und schließt die RIC-Stufe ab. Die Ladung der Kondensatoren Sobr und Sakn ändert sich praktisch nicht. Die Entladezeit des Kondensators Sint, ausgedrückt als Anzahl der Taktimpulsperioden, ist das Ergebnis der im Zähler DD2 aufgezeichneten Messung. Der Zustand des Zählers wird in das DD3-Register zurückgeschrieben, und nach der Dekodierung in einen Sieben-Elemente-Code werden die Signale an den Indikator gesendet. Wenn das Vorzeichen der Spannung Uin dem in Abb. In 1 zeigt Element d1 des Indikators HG1 ein Minuszeichen an. Bei Überlastung bleiben nur die Zahl 1 in der höchstwertigen Ziffer und das Minuszeichen (für negative Spannung) auf dem Display. Die AKN-Stufe beginnt mit der Beendigung des Zählers DD2, wenn die Logikvorrichtung DD1 "die Kontakte schließt" der Schalter S3, S4 und S11. Das resultierende Nachführsystem sorgt für das Laden der Kondensatoren Sint und Sakn auf eine Spannung, die den "Null"-Offset der Operationsverstärker DA1-DA3 kompensiert. Sie bleibt während der nächsten beiden Stufen des ZIK und RIK unverändert. Dadurch reduziert sich der Fehler auf den Eingang aufgrund der "Null"-Verschiebung und dessen Temperaturdrift übersteigt 10 µV nicht. Der Betrieb aller Konverterknoten wird durch den eingebauten Taktgenerator gesteuert. Die Wiederholungsrate seiner Impulse wird durch das externe Element Rr und Cr bestimmt. Um Netzstörungen mit Frequenzwerten zu unterdrücken, die ein Vielfaches von 50 Hz betragen, sollte die Taktfrequenz so gewählt werden, dass bei der Integration gleich 4000 Perioden des Taktgenerators Tt eine ganze Zahl Nc von Netzspannungsperioden passt (die Dauer von die Netzperiode beträgt 20 ms). Somit ist 4000TT = 20 Nc ms, wobei Nc = 1, 2, 3 usw. Daher ist fT = 1/Тт = 200/Nc kHz, d. h. 200, 100, 67, 50, 40 kHz; kleinere Werte werden in der Regel nicht verwendet. Die Nennwerte der Frequenzeinstellschaltungen des Taktgenerators werden nach der Formel Cr = 0,45 / ft · Rg berechnet. Um die Frequenzstabilität zwischen den Anschlüssen 39 und 40 zu erhöhen, kann ein Quarzresonator eingebaut werden (in diesem Fall werden die Elemente Rr und Cr nicht benötigt). Wenn der Wandler von einem externen Generator betrieben wird, werden Taktimpulse an den Pin angelegt. 40; Stift. 38 und 39 bleiben frei. Die Eingangsspannungsgrenzen des Geräts hängen von der Referenzspannung Uobr ab und werden durch die Beziehung UBX max = ±1.999 Uobr bestimmt. Die aktuellen Werte des Indikators sollten als Zahl gleich 1000 UBX / Urev ausgedrückt werden, in der Praxis liegen sie jedoch um 0,1 ... 0,2 % niedriger. Die Messdauer beträgt bei einer Taktfrequenz von 50 kHz 320 ms. Mit anderen Worten: Das Gerät führt 3 Messungen pro Sekunde durch. Eine typische Schaltung zum Einschalten des Konverters, seine Verbindung mit einem Flüssigkristallindikator und vier EXKLUSIV-ODER-Elementen, die zur Steuerung der Dezimalstellen des Indikators erforderlich sind, ist in Abb. dargestellt. 3. Der Konverter ist für die unipolare Stromversorgung mit einer stabilen Spannung im Bereich von 7 bis 10 V ausgelegt. Der positive Draht der Stromquelle wird an den Pin angeschlossen. 1 und negativ - zum Pin. 26. Bei einer Versorgungsspannung von 9 V ± 1 % und einer Umgebungstemperatur von 25 ± 5 °C überschreitet die maximale Stromaufnahme 1,8 mA nicht, während der Umrechnungsfehler nicht mehr als eine niedrigstwertige Ziffer beträgt. Der Eingangswiderstand wird nur durch Leckage bestimmt und liegt deutlich über 100 MΩ. Der Konverter ist mit zwei eingebauten Netzteilen ausgestattet, eines mit einer Spannung von 2,9 ± 0,5 V und das zweite mit ca. 5 V. Das Plus des ersten ist mit dem Pin verbunden. 1 und Minus - mit Stift. 32 (dieser Ausgang gilt als gemeinsame Leitung des analogen Teils des Wandlers). Die zweite Quelle hat ein Plus am gleichen Pin. 1 und Minus - am Stift. 37. Die erste (drei Volt) Quelle wird verwendet, um mithilfe eines Widerstandsteilers eine Referenzspannung zu erzeugen. Die Änderung der Ausgangsspannung dieser Quelle, wenn die Versorgungsspannung der Mikroschaltung innerhalb von 7,5 ... 10 V schwankt, überschreitet nicht 0,05 %; Der Spannungstemperaturkoeffizient ist positiv und überschreitet nicht 0,01 %/°C. Diese Parameter des Wandlers sorgen für eine sehr hohe Genauigkeit des darauf basierenden Multimeters beim Arbeiten unter Laborbedingungen (mit Schwankungen der Lufttemperatur innerhalb von 15 ... 25 ° C) und sind für viele Messungen in einem größeren Temperaturbereich durchaus akzeptabel . Gleichzeitig ist die Ausgangsimpedanz der Quelle recht groß – bei einem Laststrom von 1 mA sinkt die Spannung an ihrem Ausgang um etwa 5 %, bei 3 mA – um 12 %. Daher wird die angegebene Spannungsstabilität nur bei konstanter Belastung erreicht. Wenn die Last an den Pin angeschlossen ist. 26 und 32 darf der Laststrom 10 µA nicht überschreiten. Diese Eigenschaft der Quelle ermöglicht es Ihnen, eine bipolare Stromversorgung des Konverters [1] zu organisieren, bei der der gemeinsame Draht der beiden Zweige der Stromversorgung mit dem Pin verbunden werden muss. 32, der Draht der negativen Schulter - zum Stift. 26, positiv - zum Stift. 1; Versorgungsspannungsgrenzen - 2x (3,5 ... 5) V. Die zweite (fünf Volt) Quelle dient dazu, die Steuerschaltungen der Flüssigkristallanzeige mit Energie zu versorgen. Der positive Ausgang dieser Quelle ist vyv. 1, negativ - Stift. 37. Die Spannungsstabilität der Quelle ist etwa zehnmal schlechter als die einer Drei-Volt-Quelle. Die Belastbarkeit ist ebenfalls gering - bei einem Laststrom von 10 mA sinkt die Ausgangsspannung um 1 V, sodass sie fast ausschließlich zur Versorgung der Mikroschaltung verwendet werden kann, die das LCD steuert. Am Ausgang F erzeugt der Wandler eine Folge von Rechteckimpulsen vom Typ „Mäander“ mit einer Frequenz, die 800-mal niedriger ist als die Taktfrequenz (62,5 Hz bei fT = 50 kHz). An den Ausgängen, die mit den Elementen der Anzeigeziffern verbunden sind, hat die Spannung die gleiche Amplitude, Form und Frequenz, ist jedoch bei unsichtbaren Elementen phasengleich mit der Spannung am Ausgang F und bei sichtbaren phasenverschoben. Der Low-Pegel dieser Impulse entspricht -5 V (Pin 37) und der High-Pegel entspricht Null (Pin 1). Zur Abstimmung des Taktgenerators ist es zweckmäßig, wenn die Taktfrequenz am Ausgang F gleich der Netzfrequenz ist. Das Oszilloskop, auf dessen Bildschirm sie beobachtet werden, wird vom Netz synchronisiert, und der Taktgenerator wird auf eine Frequenz (nahe 40 kHz) abgestimmt, bei der das Bild praktisch bewegungslos wird. Um vier Dezimalpunkte zu steuern, sind zusätzlich vier EXKLUSIV-ODER-Gatter (DD1 in Fig. 3) erforderlich. Sie wiederholen die "Mäander"-Phase für nicht angezeigte Kommas und invertieren sie für dasjenige, das sichtbar sein sollte. Um ein bestimmtes Komma anzuzeigen, reicht es aus, den entsprechenden Komma-Steuereingang mit dem Pin zu verbinden. 1 - ein gemeinsamer Punkt der Stromquellen (die restlichen Eingänge bleiben frei). Bei Verwendung des DD1-Chips bedeutet dies, dass ein hoher Pegel an den ausgewählten Eingang angelegt wird. Wie bereits erwähnt, misst der ADC auf dem KR572PV5-Chip das Verhältnis der Spannungswerte an den Eingängen Uin und Uobr. Daher gibt es zwei Hauptoptionen für seine Anwendung. Die traditionelle Option besteht darin, dass die Spannung Uobr unverändert bleibt, Uin innerhalb von +2Uobr (oder von 0...2Uobr) variiert [1-5]. Die Spannungsänderung am Kondensator Sint und am Ausgang des Integrators DA2 (Abb. 1) für diesen Fall ist in Abb. dargestellt. 4a.
Bei der zweiten Variante bleibt die Spannung Uin konstant und Uobr verändert sich. Diese Variante wurde in [6] verwendet und in Abb. dargestellt. 4,b Eine gemischte Variante ist auch möglich, wenn sich sowohl Uin als auch Uar bei einer Änderung des Messwerts ändern (Abb. 3 in [7]). Die Spannung an den Ein- und Ausgängen des OU, die Teil des Wandlers sind, sollte diese nicht über die Grenzen der linearen Betriebsart hinausführen. In der Regel werden +2-V-Grenzwerte angezeigt, d. h. die Spannungsänderung relativ zum analogen gemeinsamen Draht bei Verwendung der integrierten Referenzspannungsquelle. Reis. 4 zeigt, dass die höchste Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA2 durch die maximale Spannung am Eingang Uin des Wandlers bestimmt wird. Das Vorzeichen der Spannung am Ausgang des Integrators relativ zum Pin. 30 ist entgegengesetzt zum Vorzeichen der Spannung am Pin. 31, und der Uint-Wert kann mit der Formel berechnet werden: 1)Uint = 4000Uin/(Cint∙Rint∙fT). (1). Die Spannung in dieser Formel wird in Volt ausgedrückt, die Kapazität in Mikrofarad, der Widerstand in Kiloohm und die Taktfrequenz in Kilohertz. Wir stellen sofort fest, dass die Spannung an ihm geringer sein muss als die Spannung zwischen den Pins, um den normalen Entlademodus des Sint-Kondensators sicherzustellen. 1 und 32 mit einem Spielraum von 0,2 ... 0,3 V. Daher sollte sie bei unipolarer Stromversorgung der Mikroschaltung nicht mehr als 2 V und 3 ... 4 V (abhängig von den Versorgungsspannungen) betragen - bei a bipolar. Um eine maximale Messgenauigkeit zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass sich einer der Extremwerte der Spannung am Sint-Kondensator, der sich über einen weiten Bereich ändert, dem maximal möglichen annähert. Dies bestimmt die richtige Wahl der Elemente des Integrators Sint und Rint: Sint ∙ Rint = 4000Uin/(Uint∙ft), (2), wobei die Abmessungen die gleichen sind wie in (1). Empfohlene Widerstandswerte Rint=40...470 kOhm, und für die maximale Spannung Uin muss Rint näher an der Obergrenze gewählt werden, für das Minimum - an der Untergrenze. Die Kapazität des Sint-Kondensators beträgt üblicherweise 0,1 ... 0,22 uF. Um die Messgenauigkeit zu verbessern, wird empfohlen, einen der Ausgänge der Mess- und Referenzspannungsquellen an die analoge gemeinsame Leitung anzuschließen. Es ist jedoch von praktischem Interesse, die Wandlereingänge differenziell mit ihren jeweiligen Quellen zu verbinden, wenn keiner der Eingangsanschlüsse mit Masse verbunden ist. In diesem Fall kann die Gleichtaktspannung* am Eingang einen beliebigen Wert von Null bis Upit annehmen. Das Ausgangssignal eines idealen elektronischen Geräts ist unabhängig von der Gleichtaktspannung an seinem Eingang. Ein solches Gerät soll die Gleichtaktstörspannung vollständig unterdrücken. In einem realen Gerät ist die Gleichtaktspannungsunterdrückung nicht vollständig, was zu allerlei Fehlern führt. Die Gleichtaktspannungsunterdrückung an den Eingängen des KR572PV5-Wandlers beträgt laut Reisepass 100 dB, ihre zulässigen Grenzen sind jedoch nicht angegeben, bei denen der ADC noch die angegebene Genauigkeit einhält. Daher wurden die Grenzen der Gleichtaktspannung der Eingänge Uin und Uobr experimentell ermittelt. Die Spannung Uobr wird gleich 100 mV, Uin – 195 mV, Taktfrequenz – 50 kHz, Synth – 0,22 μF, Rint – 47 kOhm gewählt. Für eine solche Parameterkombination beträgt die Spannung Uint am Ausgang des Integrators DA2 und am Kondensator Sint am Ende der ZIK-Stufe, berechnet nach Formel (1), 1,55 V. Das Experiment bestand darin, dass mit Hilfe von zwei stabilisierten Netzteilen die Gleichtaktspannung eines der Eingänge variiert und der Spannungsmessfehler anhand der Anzeigen der Anzeigetafel abgeschätzt wurde. Die Gleichtaktspannung des anderen Eingangs und die Werte von Uin und Uobr blieben mittels Widerstandsteiler fest. Dann wurde der andere Eingang auf die gleiche Weise untersucht. Während des Experiments stellte sich heraus, dass die Eingangsgleichtaktspannung Uobr im gesamten Bereich der Versorgungsspannung geändert werden kann, sofern Uobr < 2 V und die vorgegebene Polarität beibehalten wird (Abb. 3). Die Spannung an jeder Eingangsklemme darf das Intervall nicht überschreiten. Bei der Eingabe Uin ist die Situation komplizierter. Hier sind zwei Fälle zu betrachten. Hat das Eingangssignal die Polarität entsprechend Abb. 1 und 3, die Spannung am Pin. 31 sollte kleiner (negativ) als Pin 1 sein, nicht kleiner als 0,6 V. Dies wird durch den Bereich des linearen Betriebs des Operationsverstärkers DA1 als Folger bestimmt. Am Ende der ZIK-Stufe wird die Spannung am Ausgang des Integrators DA2 (Pin 27) Uint kleiner als der Pin. 30. Das Verhältnis der Spannungspegel an den Klemmen wird durch das Diagramm in Abb. 5 veranschaulicht. XNUMXa - dicke Linie im unteren rechten Teil.
Mit der Annäherung der Gleichtakteingangsspannung Uin an die untere Grenze des Intervalls Upit beginnt sich die Nichtlinearität des Betriebs des Operationsverstärkers DA2 auszuwirken. Bei einem auf CMOS-Transistoren basierenden Operationsverstärker liegt der lineare Arbeitsbereich des Operationsverstärkers nahe an der vollen Versorgungsspannung, also der Spannung am Pin. 30 sollte größer bleiben als auf dem Stift. 26, zum Uint-Wert plus einem kleinen Rand (ca. 0,2 V) – die zweite dicke Linie im unteren linken Teil von Abb. 5, a. Bei umgekehrter Polarität des Eingangssignals ist die Spannung am Ausgang des Integrators um Uint höher als am Pin. 30 (Abb. 5,b), daher bestimmt sie die zulässige Spannung am Pin. 30 nahe der Obergrenze der Spannung am Pin. 1. Es wurde experimentell festgestellt, dass die Marge ebenfalls nicht weniger als 0,2 V betragen sollte. Daher muss für Uint \u1,55d \u1d 30 V die Differenz Uvyv.1,75 - Uvyv.XNUMX XNUMX V überschreiten. Mit der Annäherung der Gleichtakt-Eingangsspannung Uin an die Spannung am Pin. 26 Wieder beginnt die Hauptrolle, den zulässigen Bereich des linearen Betriebs des OS DA1 zu spielen. Der minimal zulässige Unterschied Uvyv.31 - Uvyv.26 - etwa 1 V (Abb. 5,6). Somit zeigen die dicken Linien die Extrempositionen der Summe Uint + Uin auf der Spannungskoordinatenachse sowohl für die eine als auch für die andere Polarität Uin. Aus den erhaltenen Ergebnissen folgt, dass zur Messung der Signalspannung deren Gleichtaktanteil möglichst nahe an der Spannung am Pin liegt. 1 sollte die Signalquelle in der in Abb. 1 gezeigten Polarität angeschlossen werden. 3 und 26. Wenn die Gleichtaktkomponente nahe an der Spannung am Pin liegt. 0,5 muss die Polarität des Anschlusses umgekehrt werden. Bei variabler Polarität der Messspannung kann, um möglichst weite Grenzen der zulässigen Gleichtaktspannung zu erhalten, die Spannung Uint am Ausgang des Integrators durch Erhöhung der Kapazität beispielsweise auf 2 V reduziert werden des Kondensators Sint oder der Widerstandswert des Widerstands Rint gemäß Formel (XNUMX). Wenn die Spannung am Eingang Uin während des Betriebs des ADC die Polarität nicht ändert, können Sie die Kondensatorsammlung verweigern, aber die beispielhafte Spannung muss an den Pin angelegt werden. 32 und einer der Pins zum Anschluss dieses Kondensators. Die beispielhafte Spannung kann als Plus an den Pin angelegt werden. 33 und minus - zum Stift. 32, allerdings muss dann die Polarität der Eingangsspannung umgekehrt werden. Der Indikator „markiert“ das Minuszeichen (sofern dieses Element des Indikators natürlich verbunden ist). In Fällen, in denen es unerwünscht ist, die Polarität des Spannungsanschlusses Uin zu ändern, besteht die Möglichkeit, andernfalls die Spannung Uobr - Plus an den Ausgang anzulegen. 32, minus - zum Stift. 34. Auf dem Display wird kein Minuszeichen angezeigt, aber die eingebaute Drei-Volt-Quelle ist für die Bildung einer vorbildlichen Spannung ungeeignet. Um den Einfluss der Montage parasitärer Kapazitäten auf die Messgenauigkeit, insbesondere bei hohen Werten der Gleichtaktspannung, zu verringern, wird empfohlen, auf der Leiterplatte einen Ringleiter vorzusehen, der den Installationsort der Sint-Elemente abdeckt. Rint und Sakn. Dieser Leiter ist mit dem Pin verbunden. 27 Chips. Bei Verwendung einer doppelseitigen Leiterplatte sollten Sie auf der dem Ringleiter gegenüberliegenden Rückseite ein Folien-Abschirmpad am gleichen Pin belassen. 27. Kette R7C6 in Abb. 3 dient dazu, den Ausgang +Uin vor statischer Elektrizität zu schützen, wenn er an beliebige Elemente außerhalb des Messgerätegehäuses angeschlossen werden kann und der Ausgang -Uin- an eine gemeinsame Leitung. Wenn es möglich ist, andere ADC-Eingänge an externe Schaltkreise anzuschließen, werden diese auch durch ähnliche Schaltkreise geschützt (wie dies beispielsweise im Multimeter [3] für den Uin-Eingang geschieht). Der Widerstandswert der Schutzwiderstände des Eingangs Uobr muss auf 51 kOhm reduziert werden, da sonst die Einschwingzeit der Gerätemesswerte zu lang wird. Zur Kapazität der Kondensatoren Sobr und Saqn. In diverser Literatur werden folgende Werte empfohlen: für eine maximale Eingangsspannung von 200 mV Collect = 1 μF, Sacn = 0,47 μF; das gleiche gilt für Uin \u2d 0,1V - 0,047 und 35 uF. Wenn während des Betriebs die Spannung Uobr (an die Pins 36 und 2,6,7 angelegt) unverändert bleibt, kann zur Erhöhung der Genauigkeit des ADC die Kapazität Collect um ein Vielfaches gegenüber den angegebenen Werten erhöht werden, und wenn sie sich ändern kann (wie z. B , in [XNUMX, XNUMX]) ist es unerwünscht, die Kapazität merklich zu erhöhen, da sich dadurch die Zeit zum Einstellen der Messwerte verlängert. Die Kapazität des Kondensators Sakn beeinflusst die Einschwingzeit der Messwerte nach Überlastung des Eingangs des Wandlers erheblich. Daher ist es wünschenswert, bei allen genannten Geräten (mit Ausnahme von Thermometern [4, 5], bei denen eine Überlastung praktisch ausgeschlossen ist) die oben empfohlenen Kapazitätswerte einzuhalten. Der Sint-Integratorkondensator muss aus einem Dielektrikum mit geringer Absorption bestehen, zum Beispiel K71-5, K72-9, K73-16, K73-17. Um die Einschwingzeit der Messwerte in Fällen zu verkürzen, in denen sich die Spannung an den Kondensatoren Sobr und Sakn ändern kann, ist es wünschenswert, für sie dieselben Kondensatoren zu verwenden. Wenn sich die Spannung an ihnen nicht ändert, ist die Verwendung von Keramikkondensatoren, beispielsweise KM-6, zulässig. Da das Prinzip der doppelten Integration von Natur aus unempfindlich gegenüber Änderungen der Taktfrequenz oder der Integrationsrate ist (in vernünftigen Grenzen), gibt es keine besonderen Anforderungen an die Stabilität des Widerstands Rint und der frequenzeinstellenden Elemente des ADC-Generators. Die Widerstände des Teilers, der die Spannung Uobr bestimmt, müssen natürlich stabil sein. Ich möchte jetzt kurz die Auswahl einiger Elemente, die in der Zeitschrift für digitale Messgeräte zum ADC KR572PV5, veröffentlicht in der Zeitschrift "Radio", veröffentlicht wurden, kommentieren und erläutern. Multimeter [2]. Die Kapazität des Integratorkondensators C3 (Fig. 1) oder der Widerstandswert des Integratorwiderstands R35 kann verdoppelt werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, den Widerstand R35 auszuwählen. Dies ermöglicht Ihnen auch, die Taktfrequenz (50 kHz) einmalig während des Setups einzustellen, während Sie die Frequenz des Signals am Ausgang F (62,5 Hz) überwachen. Als Speicherkondensator C2 (Collect) kann Keramik KM-6 verwendet werden. All dies gilt für das Multimeter [3]. Kapazitätsmesser [7]. Es ist besser, die Kapazität des Integratorkondensators C11 (Abb. 1) auf 0,1 μF zu reduzieren und C14 (Sakn) auf 0,22 μF zu erhöhen. Um die Einschwingzeit der Messwerte zu verkürzen, empfiehlt es sich, die Kondensatoren C10 (Col) und C14 mit einem guten Dielektrikum zu wählen. Da sich das Vorzeichen der Spannung am Eingang Uin ADC nicht ändert, kann auf den Kondensator C10 verzichtet werden. Dazu muss der obere Anschluss des Kondensators C9 gemäß Schema auf den Pin geschaltet werden. 33 DD5-Mikroschaltungen (Sie können nicht von Pin 36 trennen) und die Leiter auf Pin umstellen. 30 und 31. RCL-Messgerät [1]. Es ist wünschenswert, die Kapazität des Speicherkondensators C19 (Abb. 2) auf 1 μF zu erhöhen, dies kann jedoch ausgeschlossen werden, indem der untere Ausgang des Widerstands R21 entsprechend der Schaltung und dem Pin angeschlossen wird. 35 Mikroschaltung DD10 mit seinem Pin. 32, Trimmermotor - mit Stift. 33 und, indem man die Leiter untereinander wechselt, zum Stift. 30 und 31; Widerstand R22 ist ebenfalls ausgeschlossen. Und zum Schluss noch ein paar Worte zur Möglichkeit der Kombination von Strukturen. Die Versuchung einer solchen Kombination besteht darin, dass nicht für jedes Gerät eine teure Mikroschaltung und Anzeige gekauft werden muss, um eine ziemlich mühsame Baugruppe zusammenzubauen. Wir stellen sofort fest, dass alle Messgeräte außer [1, 3] unempfindlich gegenüber der Taktfrequenz sind, es sei denn, sie werden aus der empfohlenen Serie mit entsprechender Neuberechnung der Elementbewertungen ausgewählt. Um von einer Frequenz von 50 auf 40 kHz umzuschalten, genügt es, den Widerstand des Integratorwiderstands Rint um 20 % zu erhöhen, bei einer Frequenz von 100 kHz die Kapazität der Kondensatoren Sint, Sobr, Cakn um das Doppelte zu reduzieren. Unter Beibehaltung der Nennwerte der Elemente des RCL-Messgeräts [1] und der Frequenz seines Taktgenerators von 40 kHz kann jedes andere Gerät mit Ausnahme des Kapazitätsmessgeräts [7] damit kombiniert werden. Umgekehrt ist es bei einem Messgerät [7] mit obiger Klarstellung für Sint und Sakn und einer Taktfrequenz von 100 kHz zulässig, jedes andere Design außer [1] zu kombinieren. In Ermangelung des ADC KR572PV5 oder des Flüssigkristallindikators IZhTs5-4/8 können die hier beschriebenen Messgeräte auf KR572PV2 und LED-Digitalanzeigen mit gemeinsamer Anode montiert werden, wie es beispielsweise in [8,9] durchgeführt wurde. Alle Empfehlungen des Artikels, den Sie gerade lesen, gelten auch für Geräte, die auf dem ADC KR572PV2 basieren. Beachten Sie, dass das Multimeter [8, 9] eine symmetrische Stromversorgung des Wandlers verwendet, sodass die Wahl des Wertes Sint = 0,1 μF durchaus gerechtfertigt ist. In Geräten, die auf dem ADC KR572PV2 basieren, sollte eine separate Quelle von 4 ... 5 V für einen Strom von etwa 100 mA verwendet werden, um die LED-Anzeigen mit Strom zu versorgen. Sein Minuspol ist mit dem Pin verbunden. 21 Mikroschaltungen (digitaler gemeinsamer Draht), die nicht mit einem gemeinsamen analogen Draht verbunden werden müssen. Beachten Sie, dass bei Verwendung von LED-Anzeigen deren Gesamtstrom, der durch die internen Schaltkreise des Wandlers fließt, von der angezeigten Zahl abhängt. Daher ändert sich während des Messvorgangs die Temperatur des Kristalls der Mikroschaltung, was die Spannung der Drei-Volt-Quelle erheblich ändert und die Genauigkeit der Messwerte verringert. Deshalb wird im Multimeter [8, 9] eine separate beispielhafte Quelle verwendet. Die Anschlussmöglichkeit von Vakuum-Leuchtanzeigen an den ADC KR572PV2A ist in [4] beschrieben. Literatur
Autor: S. Biryukov, Moskau
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