Цифровые вольтметры постоянного тока, Неинтегрирующий ЦВ - Электронные цифровые приборы. Реализация аналогового интегрирования в интегрирующих цифровых вольтметрах

Цифровые вольтметры (ЦВ) постоянного тока получили широкое распространение при измерении напряжений и как самостоятельные приборы (В2) и как основной функциональный узел универсальных ЦВ (В7). Выпускаемые промышленностью ЦВ реализуют все методы аналого-цифрового преобразования. Рассмотрим типовые структурные схемы и принцип работы некоторых ЦВ постоянного тока.

А) Вольтметры, реализующие время-импульсный метод преобразования.

В ЦВ, реализующих этот метод преобразования, измеряемое напряжение преобразуется в пропорциональный ему интервал времени путем сравнения со значением известной величины, изменяющейся по определенному закону. Затем полученный интервал времени преобразуется в цифровой код. Таким образом, ЦВ, реализующие этот метод, относятся к ЦИП прямого преобразования. Кроме того, они могут быть как мгновенного значения (неинтегрирующие ЦВ), так и с аналоговым интегрированием и усреднением результатов измерений (интегрирующие ЦВ).

Неинтегрирующий ЦВ

Типовую структурную неинтегрирующего ЦВ с время-импульсным преобразованием можно представить в следующем виде (рисунок 3):

4

Рисунок 3 - Структурная схема неинтегрирующего ЦВ с время-импульсным преобразованием

Синхронная работа всех узлов ЦВ обеспечивается с помощью управляющего устройства (УУ). При этом управление может быть как ручным так и автоматическим. В первом случае измерения будут однократными, а во втором - периодически повторяющимися с определенным тактом. Тактовый импульс УУ, как видно из рисунка 3, сбрасывает на нуль показание счетчика, полученное во время предыдущего такта, и запускает генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН). Напряжение этого генератора сравнивается с при преобразовании его во временной интервал. Это сравнение производится в сравнивающих устройствах (компараторах) и. Компаратор имеет уровень срабатывания, а - (+). Зарисуем временные диаграммы, поясняющие принцип работы вольтметра (рисунок 4):

4

Рисунок 4 - Временные диаграммы, поясняющие принцип работы

Вольтметра.

При = срабатывает и образуется старт-импульс, который открывает селектор. Счетчик начинает считать импульсы, поступающих через открытый селектор от генератора счетных импульсов (ГСИ). Эти импульсы следуют с периодом, определяющим шаг квантования в данной схеме ЦВ. В момент равенства = ( + ) срабатывает и образуется стоп-импульс, который закрывает селектор. Подсчет импульсов прекращается. Счетчик фиксирует некоторое число импульсов N, которое по команде УУ подается в отсчетное устройство (ОУ) и на его табло воспроизводится результат измерения в цифровой форме. Как видно из эпюр, измеряемое напряжение преобразовалось в интервал времени. При этом = , где. В свою очередь. В результате. При и показание счетчика прямо пропорционально, т. е. мы получаем прямоотсчетный ЦВ.

Из рисунков 3 и 4 хорошо видны основные источники погрешностей этих вольтметров. погрешность дискретности. Она составляет ±1 единицу младшего разряда счета; погрешность меры (), в качестве которой в современных типах ЦВ применяют кварцевые ГСИ; погрешность преобразования в, определяемая нелинейностью () и погрешностью компараторов (временное положение старт и стоп импульса). Применение двух компараторов позволяет исключить с помощью U0 начальный нелинейный участок и значительно компенсировать нестабильность характеристик самих компараторов; погрешность за счет наложения на гармонической помехи с амплитудой. В неблагоприятном случае эта погрешность может оказаться равной /. Поэтому в этих ЦВ должны предусматриваться меры повышения помехозащищенности.

Эти меры реализуются в интегрирующих ЦВ с аналоговым интегрированием и усреднением результатов измерений.

Похожие статьи




Цифровые вольтметры постоянного тока, Неинтегрирующий ЦВ - Электронные цифровые приборы. Реализация аналогового интегрирования в интегрирующих цифровых вольтметрах

Предыдущая | Следующая