4. Измерение параметров линейных элементов электрических цепей

У всех линейных элементов электрических цепей различают основные и дополнительные параметры линейных элементов. К основным относятся параметры идеальных компонентов. Дополнительные параметры описывают отличие реальных компонентов от идеальных, а также влияние различных факторов.

Существует множество методов измерения сопротивления, индуктивности и емкости. Для построения цифровых приборов наибольшее распространение получили два метода:

электронно-счетный;

с промежуточным преобразованием измеряемого параметра в частоту.

При использовании второго метода берется любая схема генератора, частоту которого задает измеряемый элемент. Как правило, выбирают генератор, частота которого линейно зависит от основного параметра компонента.

Погрешность данного метода составляет от 1 до 0,1%.

1. Метод электронного счета

На рисунке 4.1 приведена типичная структурная схема для измерителя RC по методу электронного счёта.

Т – триггер;

Рисунок 4.1 – Иллюстрация метода электронного счёта

В первоначальный момент времени Кл.1 подключен в положение 1. Измеряемая емкость С_X заряжается через R_Д от эталонного источника питания. R_Д необходим для ограничения тока, т.к. при первоначальном включении измеряемого конденсатора он полностью разряжен. Т.е. для U_ПИТ является короткозамкнутой нагрузкой без R_Д. Ток может достигать значительных величин вплоть до выхода измеряемого конденсатора из строя. Триггер до начала измерений сброшен в 0, что запрещает прохождение импульсов с ГОЧ на счетчик. В начале измерения счетчик сбрасывается в 0, а ключ переключается во второе положение. При этом напряжение на выходе устройства сравнения соответствует логическому 0. Одновременно триггер УУ переключается в 1. Таким образом, счетчик начинает счет импульсов с ГОЧ одновременно с началом разряда конденсатора через эталонный резистор. Разрядка продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не станет меньше, чем напряжение на выходе делителя R1-R2. После чего УС переключается и переключает триггер в 0. Процесс счета останавливается, число, насчитанное счетчиком, позволяет рассчитать УУ емкость измеряемого конденсатора. Делитель R1-R2 позволяет уменьшить время измерения, т.к. конденсатор разряжается не до 0, а до некоторого значения на экспоненте, при котором с достаточной точностью можно рассчитать значение конденсатора и минимизировать время измерения. Приборы, построенные на основе метода электронного счета, обычно имеют погрешность от 0,1 до 0,001%.

5. Цифровая обработка сигналов (dsp)

Цифровая обработка сигналов (DSP) использует два принципиально различных способа аппаратных построений. При первом способе к обычному процессорному ядру добавляются модули, позволяющие работать с аналоговыми сигналами. К таким модулям относятся, в частности АЦП, ЦАП, ШИМ (широтноимпульсный модулятор). Это позволяет выполнять некоторые операции по обработке аналоговых сигналов, используя недорогие технические решения.

Второй способ по своим архитектурным особенностям использует процессор полностью ориентированный на ЦОС. Характерной особенностью ЦОС процессоров является наличие нескольких шин адреса и данных, аппаратный перемножитель многоразрядных чисел с плавающей точкой, система команд ориентированная на работу с числами с плавающей точкой.