Электронные промышленные устройства. Кузнецов Б.Ф. - 125 стр.

                                                                                           125


                                                                                         (3.19)

      В первом приближении апертурная погрешность может быть представлена в виде:
                                                                                         (3.20)
где   — апертурное время, которое для рассматриваемого случая равно времени преобразования
   АЦП.
      Для того чтобы апертурная погрешность      не вносила искажения в преобразуемый сиг-
нал она не должна превышать по абсолютной величине аналоговый эквивалент LSB, т.е.:

                                                          ,                              (3.21)

где         – максимальное преобразуемое напряжение на входе АЦП,     – разрядность АЦП.
         Определим максимальную частоту гармонического сигнала          , который может быть
преобразован АЦП без внесения апертурных искажений при заданном апертурном времени
(при использовании АЦП без УВХ апертурное время       равно времени преобразования ).
      Очевидно, что наибольшего значения апертурная погрешность достигает при максимальной
скорости изменения входного напряжения        (см. соотношение (3.19)). Максимальная скорость
изменения входного сигнала имеет место когда на входе синусоида размахом (с удвоенной ампли-
тудой) в полную шкалу        , т.е.:
                                                                                         (3.22)
      Дифференцируя (3.22), и учитывая, что максимального значения производная сигнала до-
стигает в моменты кратные периоду       из (3.20) получаем:
                                                                                         (3.23)
      Подставляя (3.23) в неравенство (3.21) окончательно получаем:
                                                                                         (3.24)
      Частота, рассчитанная согласно (3.24) недопустимо низка. Она в           раз ниже макси-
мальной частоты, рассчитанной из (3.18), т.е. из условия удовлетворения быстродействия АЦП
теореме отсчетов.
        Для обеспечения дискретизации синусоидального сигнала частотой 50 кГц с погрешно-
стью 0.5% (т.е.       ) время преобразования АЦП согласно (3.24) должно быть равно 25 нс. В то
же время с помощью такого быстродействующего АЦП принципиально можно дискретизировать
сигналы, имеющие ширину спектра порядка 20 МГц.
      Таким образом, дискретизация с помощью самого АЦП приводит к существенному расхож-
дению требований между быстродействием АЦП и периодом дискретизации. Это расхождение
достигает 2...3 порядков и сильно усложняет и удорожает процесс дискретизации, так как даже для
сравнительно узкополосных сигналов требует быстродействующих АЦП.
      Для достаточно широкого класса быстроизменяющихся сигналов эту проблему решают с
помощью устройств выборки и хранения (УВХ), включаемых между входом АЦП и выходом ис-
точника аналогового сигнала. Их работа основана на принципе фиксации мгновенного значения
изменяющегося во времени входного сигнала            на время, необходимое для последующего
преобразования в АЦП.


                       3.2.3. Устройства выборки-хранения (УВХ)

     Схема УВХ состоит из:
 аналогового запоминающего элемента (конденсатора);
 ключей, обеспечивающих переход схемы из режима хранения в режим выборки, и наоборот;
 схем управления ключами;