Вольтметр (АЦП) с времяимпульсным преобразованием.

Работа АЦП с времяимпульсным преобразованием основана на преобразование измеряемой величины в импульс пропорциональной длительности. Измеряя длительность полученного импульса можно судить об измеряемой величине. Рассмотрим упрощенную структурную схему данного типа АЦП (рис. 2)

На приведенной схеме: Ком I и Ком II — компараторы, ГЛИН — генератор линейно изменяющегося напряжения, ФВИ — формирователь временных интервалов, ГСИ — генератор счетных импульсов, УУ — управляющее устройство, СС — схема совпадения. На рис. 3 приведены временные диаграммы работы данного АЦП. УУ подает сигнал ГЛИН начать генерацию линейно изменяющегося напряжения. На первый компаратор подается измеряемая величина, один их входов второго компаратора заземлен. В момент времени, когда ЛИН становится меньше измеряемой величины, срабатывает первый компаратор, когда ЛИН становится меньше 0 срабатывает второй компаратор. На выходе ФВИ формируется сигнал, длительность которого пропорциональна изменению ЛИН в интервале . При отключении управляющего сигнала УУ происходит зарядка емкостей ГЛИН, что приводит к плавному изменению напряжения на его выходе и появлению еще одного сигнала на выходе ФВИ. СС пропускает счетные импульсы на счетчик импульсов только когда на него приходит отличный от нуля сигнал с ФВИ, т. е. когда сигнал с ФВИ и ГСИ отличны от нулевого значения одновременно.

Простейшая схема ГЛИН изображена на рис. 4. В исходном положении электронный ключ замкнут, а значит при ЛИН максимальному значению. В момент времени , электронный ключ разомкнут и моментальная величина ЛИН определяется выражением:

 

 

(5)

Из временных графиков видно, что длительность импульса на выходе ФВИ

(6)

Как известно, число импульсов — это целая часть от деления на , . Приближенно можно считать, что

, (7)

где — частота счетных импульсов. Подставив (6) в (7), получим:

(8)

В выражении (8) дробь характеризует чувствительность, ее можно записать как :

(9)

Как известно, в общем случае (случае линейной функции преобразования) абсолютная погрешность:

, (10)

где возникает из-за нестабильности параметров чувствительности. Рассмотрим составляющие абсолютной погрешности.