Основные элементы цифровых систем автоматического управления

Устройство выборки и хранения

Для связи датчиков и исполнительных органов с ЭВМ необходимо выполнять преобразование сигналов. Например, аналогового сигнала в число, характеризующее значение этого сигнала, — выполняется АЦП, числа в аналоговый сигнал с помощью ЦАП.

Под квантованием в цифровых системах понимают преобразование аналоговых сигналов в последовательность амплитудно-модулированных (возможны и другие виды модуляции) импульсов или кодов. Устройство фиксации в простейшем случае сохраняет или «замораживает» значение импульсного или цифрового сигнала в течение определенного времени. Часто квантователь и фиксатор объединяют конструктивно в одно устройство и называют его устройством выборки и хранения (УВХ).

Одной из главных задач УВХ является фиксация быстро меняющегося сигнала при различных его дальнейших преобразованиях. Другим назначением УВХ является запоминание выходного сигнала мультиплексора. УВХ часто объединяют с АЦП и ЦАП. В первом случае УВХ нужно для фиксации входного сигнала на время его оцифровки. Во втором случае УВХ предназначено для фильтрации (сглаживания) сигнала на выходе ЦАП.

Работу УВХ можно пояснить на примере принципиальной схемы (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Принципиальная схема УВХ

Меняющийся во времени сигнал U_BX(t) поступает с источника тока с внутренним сопротивлением R. Квантователь условно изображен на рис. 3.10 в виде ключа К. После замыкания ключа емкость С заряжается до напряжения ?/_вых(0> ^а по" .

еле размыкания это напряжение сохраняется до следующего замыкания ключа. Операции выборки и хранения инициируются таймером.

Квантователь можно рассматривать как амплитудно-импульсный модулятор, обеспечивающий время выборки. Фиксатор же сохраняет квантованный по времени сигнал постоянным в течение времени хранения. Предполагается, что в течение этого времени разрядом конденсатора С можно пренебречь.