35 Цв с частотно-импульсный преобразованием

Метод число-имп. преобраз. выполн. с использованием развертывающиего сигнала. Измер. напр. U_x уравновешивается образцовым напряжением U_x, поступающ. на генерат ступ. напряжения. Это напр. изменяется на U_x. с приходом кажд. импульса. Одновр. импульсы от генератора импульсов поступ. на ключ и далее на счетчик импульсов. Этот процесс продолжается до мом-та равенства U_k и U_x, что фиксир. сравнивающим устройством. В момент равенства напряжений на вых. сравнивающ. устр-ва появл. стоп-импульс, кот-ое через триггер закрыв. ключ, прекращая тем самым доступ имп. от герер. к счетчику. Счетчик подсчитывает число имп. от момента нач. преобраз., задаваемое старт-импульсом до момента появл. стоп-имп. от сравн. устр-ва. Измер. вых. напряжения равно U_x=N_xU_x. (Рис1)

При использ. такого метода преобразования можно реализовать следящий режим работы. В этом случае вместо обычного счетчика имп. необх. применять реверсивный счетчик, стост. кот-го изм. в зависимости от сигнала > или < с вых. сравнивающ. устр-ва. Появл. этих сигналов свид. о том, что вх. напряжение увеличилось, либо уменьшилось по сравнению с первонач. Напряж. на выходе генер. ступ. напряж. также либо увелич, либо уменьш. и при этом реверс. счетчик работает в режиме суммирования, либо реж. вычит., вследствие чего показания либо увелич, либо уменьш. Время преобр. таких ЦВ сост. 10² или 10³ срабатываний в сек. Погрешность 0,02–0,1%.

В ЦВ частотно-импульсного преобразования, кот-ый также относ. к устр-ву с число-имп. преобразованием входн. величина предварит. преобраз. в частоту импульсов, которая далее измер. рассмотренным выше методом.

36 Цв с времяимпульсным преобразованием

, но , к – коэф-т нарастания U_k;

; Рис 1.

СУ-сравнив-е устр-во; ГИСЧ-ГИ стабильной частоты; ГЛН- генер-р линейно измен-ся напряж-я; СИ-счетчик имп-в; СУ1-сравнив-т с землей.

Выход ГЛН соединен со входами 2х сравнив-х устр-в с момента запуска t₀, когда U_k начин-т линейно нарастать, СУ поочередно сраб-т в моменты времени t₁ и t₂. В момент t₁ сраб-т СУ1, в момент t₂ –СУ2. При этом на выходах СУ1 и СУ2 появл-ся имп-сы, переводящие триггер в 2 состояния. На протяжении t_x=t₂-t₁, ключ открыт и через него имп-сы стабильной частоты от ГИСЧ поступ-т на СИ.

ЦВ время-имп-го преобр-я отлич-ся простотой реализации, возможностью построения отдельных узлов и АЦП, и АЦП в целом виде интегральной МС. Эти ЦВ при основной приведенной погреш-ти от 0,05 до 0,15% отлич-ся от дост-но высоким быстродействием. Погр-ть в основном обусловлена нелинейностью U_k, нестабильностью порогов срабатывания сравнив-х устр-в, нестабильностью частоты f₀ ГИ. Недостатком таких приборов явл их низкая помехоустойчивость. Для уменьш-я погр-ти и влияния помех примен-т цифровое усреднение 8-ми и более результатов преобр-я. При времени преобр-я 0,02-0,1 сек. По такой схеме построены ЦВ: В7-16, В71-ВА и др.

37 Цв с двухкратным интегрированием

Существенно лучшее подавление помех м. получить при использ-и методов время-имп-го аналогово-цифрового преобр-я с 2х тактным интегрир-м. В этих приборах сначала интегрир-ся за определ-й интервал времени Т₁ (≈ или кратный периоду помехи промышл-й частоты) измер-е напр-я U_x, а затем противопол-е ему по знаку образцовое U₀, до момента полного разряда интегратора.

Сруктур. схема: (Рис1)

И- интегратор П-переключатель, СУ-сравнивающее устройство, ДИ-делитель имп-в, УУ-устр-во управления.

В момент времени t₀ П устанавлив-ся в положение 1, поэтому на протяжении времени Т₁, от t₀ до t₁, на вход U поступает вход. напр-е U_x, а его вых. напр-е измен-ся по з-ну ,

τ- постоянная интегрирующей цепи.

И нтервал времени Т₁ как правило задается делением вых.имп-сов, частоты fзад и ГИ посредством ДИ, причем частота f_зад поддерживается ~частоте сети, подаваемой на ГИ c напр-м сети U_c. Поскольку в конце 2-го такта Т₂ вых. напр-е интегратора=0, то м. написать: и

Н а время Т₂ от момента t₁ на вход U подкл-ся образцовое напр-е U₀ до момента рав-ва вых. напр-я нулю, что фиксируется СУ. СУ от t₁ до t₂ открывает ключ, через кот имп-сы от ГИ проходят на счетчик, поскольку интервал времени , то кол-во имп-сов, прошедших на счетчик: .

Преимуществом таких приборов явл. возможность измерения напряж-я низкого уровня, что достиг-ся благодаря интегриров-ю вход. сигнала, равное или кратное периоду симметричных помех. Погреш-ть таких приборов практ-ки не зависит от постоянной времени интегрируемой цепи, а также от изменения частоты f_зад. Осн приведенная погреш-ть таких приборов достиг-ся 0,005%. Время 1-го измерения от 30 до 100 мкс. Низкий предел измер-я 10 мВ обеспечив-ся при разрешающей способности 10^-7 В. По такой схеме построены приборы В7-22, В7-28, СЧА –68 и др.