Цифровые вольтметры с время импульсным преобразованием.

В основу работы цифровых вольтметров постоянного тока с время-импульсным преобразованием положен время-импульсный метод преобразования постоянного напряжения в пропорциональный интервал времени с последующим измерением длительности интервала цифровым способом. Структурная схема вольтметра

Измеряемое напряжение подаётся на входное устройство, в котором напряжение приводится к некоторому номинальному пределу с помощью делителя напряжения и далее поступает на усилитель постоянного тока. В усилителе оно усиливается до величины, не превышающей максимального уровня сигнала генератора линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН), чтобы обеспечить сравнение этих напряжений. Запуск схемы осуществляется управляющим устройством, импульсы которого одновременно производят сброс счетчика перед каждым измерением и срабатывание формирователя измерительных импульсов. Работа цифровой части вольтметра поясняется временными диаграммами:

Импульсы управляющего устройства (а) запускают ГЛИН, вырабатывающий симметричное линейно-изменяющееся напряжение (6). Это напряжение, являющееся образцовым, поступает на устройство сравнения (компаратор) двух напряжений, где производится сравнение измеряемого напряжения с выхода усилителя постоянного тока и напряжения ГЛИН. В момент равенства двух напряжений устройство сравнения вырабатывает импульс (г), которым производится срабатывание формирователя импульсов, роль которого выполняет триггер с раздельным запуском. Другое срабатывание триггера осуществляется импульсом управляющего устройства, проходящего через линию задержки, осуществляющую задержку импульса на величину, равную половине прямого хода сигнала ГЛИН (в). Таким образом длительность импульса формирователя (д) будет пропорциональна измеряемому напряжению Δt = kUx, где к - коэффициент пропорциональности, характеризующий угол наклона пилообразного напряжения. Импульс формирователя поступает на ключ, пропускающий за это время сигналы генератора счетных импульсов на вход счетчика. Цифровое измерительное устройство отображает на цифровом табло количество счетных импульсов N = Δtf0 (е). Полярность измеряемого постоянного напряжения определяется очерёдностью срабатывания формирователя импульсов и соответствующий сигнал «-» или «+» подаётся в цифровое измерительное устройство.

Погрешности: зависит от линейности и отклонения скорости изменения пилообразного напряжения от номинальной, стабильности частоты генератора счетных импульсов, чувствительности сравнивающего устройства, точности установки импульса нулевого уровня и др.

Недостатки: влияние различных помех на результат измерения.

По лекциям:

UxàTxàN

а) с помощью линейно-измен. Напряжения

б) интегрирования

в)

 

Принцип работы Ux→∆t→N, то есть преобразование измеряемого напряжения во временной интервал, а его преобразуем в число импульсов.

ГЛИН- генератор линейно изменяющегося напряжения.

СУ- сравнивающее устройство. Тг- триггер. ВУ- входное устройство. ГОЧ- генератор опорного напряжения. СЧ- счётчик. ЦОУ- цифровое отображающее устройство.

ВУ обеспечивает высокое входное сопротивление. УУ- устройство управления необходимо для управления последовательности. СУ выдаёт либо >< или =.

∆t=Ux/v N=∆t/T0=Ux*F0/v, где v- скорость нарастания пилы, F0/v≈10^N –характеризует либо мВ, мкВ, В, кВ.

∂д=±1/N- погрешность дискретности. Также погрешность возникает из-за нелинейности ГЛИН и из-за разного времени сравнения СУ.