計算機控制系統(tǒng)的分析-文庫吧資料
2025-05-08 03:44本頁面
【正文】 字信號 Di(i=0,1,…, n1 )＝ 1或 0，故 D/A轉換器的輸出電壓 VOUT與輸入二進制數(shù)字量 D= Dn1 ~ D0的關系式為： — 計算機控制系統(tǒng) — 基準電壓2RRa2RRb2RRc2R 2RdK 0K 1K 3 K 2D 0D 1D 2D 3＋－AR fbU)22...2(2 001111 DDDVV nnnR E FO U T ????? ??REFn VD2??所以，輸出電壓 Vout除了與輸入的二進制數(shù) D有關外，還與運放的反饋電阻 Rfb、基準電壓 有關。 不論哪一端，切換電壓不變，只切換電流。 解碼 保持 圖 210 — 計算機控制系統(tǒng) — 解碼 解碼過程涉及到 D/A轉換原理： u o 或 i o輸出D / Ad 0d 1d n － 1輸入…)2222( 00112211o ????????? ???? ddddKu nnnnu ?— 計算機控制系統(tǒng) — D/A轉換器的構成 T形電阻網(wǎng)絡 D/A轉換器 主要由四部分組成 :基準電壓 VREF， R2R T形電阻網(wǎng)絡，電子開關 Ki ( i=0,1,…, n1)和運算放大器A。 解碼 （ 器 ） 是把數(shù)字量轉換成幅值等于該數(shù)字量的模擬脈沖信號 （ 電壓或電流 ） ；保持 （ 器 ） 是將信號保持規(guī)定的時間 ， 從而使時間上離散的信號變成時間上連續(xù)的信號 。 由于模擬信號要選擇極性 ， 故要正確建立代碼與模擬信號之間的關系 。 4) 補碼：此法即 2的補碼表示 ， 與計算機內(nèi)的補碼相同 。 這種編碼能保證精確的零輸出 ， 且在從小的正值變到負值或者相反變化時 ， 變化的碼位較少 。 數(shù)值為正時 ， 符號位為 0；數(shù)值為負時 ， 符號位為 1。 轉換過程為： 啟動開始，控制邏輯給逐次逼近寄存器 SAR最高位置 1，SAR的數(shù)字量給 D/A轉換輸出 Ux在比較器上比較； 若 Uc≤Ux ，則確認最高位為 1的同時置次高位為 1； 若 UcUx，則將最高位清零，同時轉置次高位為 1； 如此由最高位至最低位逐一比較。 10mV, A/D轉換器的位數(shù)越高，量化單位 q越小，量化越精確。 10mV 當某時刻采樣信號的幅值是 1V時，量化結果是多少？ LSB： least significant bit 50202200)( )( ??? mVq mVVD in— 計算機控制系統(tǒng) — 當采樣信號的幅值是 ，量化結果是多少？ 0 0 9)( )( ???? mVq mVVD in當某時刻采樣信號的幅值是 ，量化結果是多少？ 結論： q＝ 20mV, 幅值為 ，其量化結果都是 50. 因為量化誤差為 177。 圖 29 — 計算機控制系統(tǒng) — 例：模擬信號 Vmax＝ 5V， Vmin＝ 0V，取 n＝ 8， 則 q=5V/(281)≈ ≈20mV 量化誤差最大值 emax＝ 177。 如果要稱的物體重． 則可稱得結果為 11g。這個例子說明了采樣信號和數(shù)字信號的差別 。 采樣信號的量化與編碼 定義：就是采用一組數(shù)碼 (如二進制碼 )來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數(shù)字信號。 如果采用的是四舍五入，量化誤差的最大值為 177。 ?實際采樣器是有限寬度的脈沖序列； ?理想采樣是在時間域上有無窮個采樣的情況 ， 在實際使用中采樣次數(shù)不可能是無窮個 ， 而是在有限時間域上的采樣 ，要使信號不畸變 ， 不僅要滿足采樣定理 ， 而且采樣區(qū)域必須足夠大 ， 即采樣時間足夠長 。 解：做 f(t)的傅氏變換 ( 1 )0( ) [ ( ) ] [ ]11tt j t j tF j F f t F ee e dt e dtj???????? ? ? ???????????— 計算機控制系統(tǒng) — 圖 28 — 計算機控制系統(tǒng) — 說明： 1） 信號頻帶寬度 （ 帶寬 ） 的確定：對于選定的常數(shù) ε，若 ωωb時 ， |F（ jω） |ε， 則 ωb可確定為信號 （ 系統(tǒng) ） 的帶寬 。 分析 : — 計算機控制系統(tǒng) — ② 當派生的高頻頻譜分量和基本頻譜不重疊時 ， 則可以通過一個理想濾波器把所有的派生的高頻頻譜分量消除 ， 只保留基本頻譜 。 — 計算機控制系統(tǒng) — ① 若連續(xù)信號 f(t)的頻譜帶寬有限 ， 最高頻率為 ωm， ?當采樣頻率 ωs≥2ωm時 ， 那么采樣后派生的高頻頻譜分量和基本頻譜不重疊 ， 如 圖 27（ b） 和 （ c） 示 。 — 計算機控制系統(tǒng) — ? 如果隨時間變化的連續(xù)信號 f(t)(包括噪聲干擾在內(nèi) )的最高頻率為 ωm， 當采樣頻率 ωs≥2ωm時 ， 那么采樣信號 f*(t)足以不失真地代表 (或恢復 )原連續(xù)信號 f(t)， 即原連續(xù)信號 f(t)可以用其采樣信號 f*(t)來表征 。 — 計算機控制系統(tǒng) — 計算機控制系統(tǒng)中信號的變換 模數(shù)轉換 (ADC)與采樣定理 圖 22 A/D變換過程 圖 23 A/D變換中信號形式的變化 — 計算機控制系統(tǒng) — 采樣定理 采樣過程 : 圖 24 — 計算機控制系統(tǒng) — 圖 25 理想采樣開關的特性 ...)(...)2()()()()2(...)(...)()(???????????
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