四川大学测控电路课件第七章.ppt

* X、Y与角度?的关系如图7-10所示，?可以由下式求得 X和Y的字长均为8位，分别接在只读存储器的高8位和低8位地址线上。只读存储器具有216个字节存储单元，16位地址线作为输入，一个8位数据口作为输出。X、Y的每一个组合都对应着只读存储器的一个16位地址，在不同地址的内存单元上，固化着0~255的每一个二进制数字信号值，固化值为X、Y对应的?值再乘以256/2?，经取整后得到的整数值。 当地址选通时，只读存储器的固化内容就会出现在它的输出口上，当输入信号u1、u2-正向（或者反向）变化一个周期，输出口的数据也会从0变到255（或者255变到0）变化一个周期。这样就实现了对u1、u2周期的256-细分。只读存储器结果通过细分锁存器输出。 整周期的计数是通过对细分锁存器最高两位D6、D7的处理实现的。当信号值从255增加时，两个最高位从11变换为00。反之，当信号从0开始减少时，这两位从00变为11。每一次这样的转换都经加减信号发生器，产生加计数或者减计数脉冲，使周期计数器进行相应的计数。计数值在逻辑控制器的控制下被送到计数锁存器。细分锁存器每变化256个数，就会引起计数锁存器变化1个数，这种设计使它们的二进制输出能直接地串成总值，而无需进行变换运算。 逻辑控制器的作用是协调各个器件的运行时间和次序。每一个周期从启动模/数转换器开始，待转换完毕选通只读存储器，紧接着启动细分锁存器，待加减计数器完成更新后，同时启动两个锁存器，细分数据和周期计数值同时出现在输出口上，完成一个周期。然后再启动模/数转换器，如此周而复始输出数值信号。在一个周期中，通常大部分时间用于等待模/数转换，虽然采用高速模/数器件，但目前受器件的限制，一般也需要1?s左右完成一次转换，而其它操作仅需几十个纳秒左右即可完成。 总起来说，只读存储器细分速度较快，可满足几十千赫到上百千赫信号细分的要求，随着电子工业的飞速发展，模/数转换器的速度将不断提高，只读存储器方法的细分速度可望得到进一步提高。同时由于其细分数较高，电路相对简单的特点，这种细分方法具有广泛的应用前景。 * 平衡补偿式细分电路广泛应用于标尺节距大的感应同步器、容栅仪器中，也用于磁栅、光栅式仪器中。这种细分方法可实现高的细分数，例如2000，甚至10000。 平衡补偿式细分电路是一种带负反馈的闭环系统，图7-11为其原理图 xi为系统模拟输入量，可为长（角）度，也可为电参数，如幅值、相位、频率等 ；xo为系统输出量 ，是数字代码，代码多是脉冲数。Ks为前馈回路诸环节的灵敏度（或传递函数）。F为反馈环节的灵敏度 ； 反馈环节的输入是系统的数字输出量xo，其输出是补偿量xF， xF与xi在比较器中比较，比较结果是误差信号xi-xF。平衡就是用xF去补偿xi的变化。为使比较结果的残差xi-xF等于零，在前馈回路中常采用积分环节。系统平衡时xi-xF=0 * KF由F决定，可以说与Ks无关，或关系极小；但KsF大有利于提高跟踪速度。 F要精确、稳定。反馈环节通常是数字分频器，它比较容易做得精确、稳定，这是系统能有高精度的重要原因。KF是F的倒数，系统的细分数就等于分频器的分频数，分频数比较容易做得大，因而系统能实现高的细分数。反馈环节就是细分机构。 比较器是另一重要环节，其分辨力（门槛）决定系统的分辨力，但门槛不能太小，太小要引起系统在平衡点附近振摆，显示数值来回跳动。这是因为补偿量xF是离散值，它类似天平的砝码，而xi是连续量，若门槛很小，则当xi 在平衡点附近有小的变化，必定引起补偿量?xF，会有xF xi，造成过补偿，使误差信号反号，这又要引起符号相反的补偿量?xF，使xF xi，误差信号又反号，又补偿，反复不停，导致电路系统在平衡点附近振摆。即使xi不再变化，仍然振摆不停。有的仪器设有指示表电路，用来读取小于一个脉冲当量的示值。 平衡补偿式细分电路的响应速度一般比直传式细分电路的低，如果测量速度过快，就会发生跟踪不上，甚至失步（锁）的问题（下面要专门讨论），为保证精度，必须限制测量速度。 * 相位跟踪细分属平衡式细分，它的输入信号一般为相位调制信号 * 当被测量发生变化，相移角?j随之变化。 uj经放大、整形为方波后送入鉴相电路，使其与相对相位基准分频器输出的补偿信号?d进行比较。当偏差信号?j-?d超过门槛时，移相脉冲门打开，输出移相脉冲。此脉冲改变相对相位基准的输出?d，使?d跟踪?j，当?d=?j时，系统平衡，关闭移相脉冲门，停发移相脉冲。移相脉冲同时输入显示电路，