Faradmetru Numeric

Sa se proiecteze un aparat de masura de tip cronometru care sa masoare capacitatile in gamele 20 µF, 2 µF, 200 nF, cu o precizie de 0,5%

Introducere. Prezentare importanta aparatelor de masura numerice, avantaje si dezavantaje fata de cele analogice.

a) Particularitati ale semnalelor numerice.

Circuitele de intrare ale unui aparat de masura numeric lucreaza cu semnale analogice, dar toate celelalte blocuri lucreaza cu semnale numerice.

- Semnale numerice

Acestea sunt semnale discrete, sub forma de impulsuri, la care informatia este grefata, nu pe amplitudine (Um), ci pe durata (θ) si pe pozitia impulsurilor in timp.

Semnalele numerice sunt mai putin sensibilela perturbatii si la imperfectiunile canalelor de trsansmisie, pot fi reconditionate mult mai usor, iar grefarea informatiei este mult mai precisa, deoarece se face prin modificarea duratei si nu a amplitudinii impulsurilor (etaloanele de timp sunt mult mai precise decat cele de tenisune).

De asemenea, ofera o mare flexibilitate in utilizare : operatiile de calcu, de memorare, de multiplexare, de transmisie etc., se fac mult mai comod decat in analogic, iar in cursul acestor prelucrari precizia marimii primare se conserva. In schimb sunt mai dificil de exprimat analitic, necesita banda mai larga de transmisie (sunt bogate in armonici), iar multe din blocurile numerice necesita componente de electronica rapida. Cu toate aceste neajunsuri, datorita calitatilor mentionate, semnalele numerice sunt utilizate din ce in ce mai mult de tehnica de calcul si instrumentatia numerica, pana la aparatele moderne de larg consum (audio, radio, TV) si echipamentele de comunicatii spatiale.

- Semnale analogice

La acestea valoarea (y) este o functie continua de o variabila (x), adica raspund la o ecuatie de forma y=f(x). Exemple de semnale analogice : tensiunea data de un termocuplu sau tensiunea de iesire dintr-un potentiometru.

O privire de ansamblu asupra fenomenelor fizice arata ca aproape toate semnalele masurabile sunt analogice.

Semnalele analogice sunt simple, usor de exprimat analitic, si pot fi masurate direct cu aparate relativ simple, insa sunt sensibile la imperfectiunile cailor de transmisie si de prelucrare si, ca urmare, pierd din precizie dupa fiecare operatie (reducere, amplificare, multiplicare etc.), deoarece la aceasta categorie de semnale informatia este grefata pe amplitudine.

b) Particularitati ale circuitelor numerice

O prima particularitate consta in aceea ca aceste circuite lucreaza pe principiul tot sau nimic, ceea ce conduce la structuri foarte simple in circuitele de baza.

Un alt avantaj important este versatilitatea. Progresul rapid in domeniul aparaturii de masura numerice se datoreaza, in primul rand, versatilitatii circuitelor numerice de baza ca porti, codificatoare si decodificatoare, multiplexoare, operatori logico-aritmetici, bistabile, numaratoare, registre, automate programabile si circuite de conversie a datelor, cu ajutorul carora se poate construi o mare varietate de aparate de masura, de la cele mai simple aparate de masura de laborator, pana la sistemele de masurare-reglare automate din instrumentatia industriala. In sfarsit, datorita progresului tehnologiei, circuitele numerice, permit implementarea de functii din ce in ce mai complexe pe unul si acelasi cip (circuite LSI si VLSI), ceea ce conduce la micsorarea gabaritului aparatelor de masura ce utilizeaza astfel de circuite, precum si, la reducerea pretului de cost. Un exemplu in acest sens este milivoltmetrul numeric de c.c..

Pe de alta parte, lucarand in domeniul timp, este necesar ca durata trecerii dintr-o stare in alta (basculare) sa fie cat mai scurta, ceea ce impune ca elementele circuitelor respective (porti, bistabile etc.) sa fie componente de electronica rapida, problema pe care tehnologia moderna a rezolvat-o in buna masura (viteza de lucru a unui procesor modern este de ordinul a 100MHz frecventa de ceas, folosind tehnologii de mare performanta cum ar fi HMOS si CHMOS de 0,35...0,6um.