Цифровые вольтметры время - импульсного преобразования

Измеряемое напряжение постоянного тока преобразуется во временной интервал, длительность которого определяется в результате заполнения его короткими счётными импульсами и подсчёта этих импульсов цифровым счетчиком. Счетчик показывает непосредственно величину измеряемого напряжения.

Структурная схема вольтметра и временные диаграммы работы приведены на рис.17. Напряжение измеряется циклами, задаваемыми устройством управления УУ.

В начальный момент времени t₀ устройство УУ приводит схему в исходное состояние (обнуляет счетчик импульсов Сч, запускает генератор линейно - изменяющегося напряжения ГЛИН). В это же время УУ открывает временной селектор ВС и импульсы частотой f₀ с генератора счетных импульсов ГСИ начинают поступать на счетчик импульсов Сч.

Измеряемое напряжение U_х подается на один из входов сравнивающего устройства СУ, на другой вход которого поступает линейно – изменяющееся напряжение U_глин. В момент времени t₁ сравнивающее устройство зафиксирует равенство напряжений и закроет ВС. В момент времени t₃ цикл измерения повторяется.

Количество счетных импульсов, прошедших через временной селектор ВС в цифровой счетчик Сч, будет определяться интервалом времени Т_х = t₁ - t₀ и частотой f₀, т.е. N_x=t_x·f₀. Результат измерения отображается соответствующим устройством отображения информации УОИ.

Как видно из приведенных временных диаграмм, погрешность рассматриваемого ЦВ существенно зависит от характеристик ГЛИН : его стабильности и линейности. Как правило, такие генераторы представляют собой интеграторы, построенные на основе операционных усилителей ОУ. При использовании высокостабильного источника опорного напряжения нелинейность U_глин может быть снижена до 10^-4%.

Другими источниками погрешности ЦВ являются: нестабильность порога срабатывания и чувствительности СУ, нестабильность частоты ГСИ и погрешность дискретности (1 младшего разряда счета). Основная погрешность ЦВ не превышает 0,1%, помехоустойчивость низкая, т.к. любая помеха вызывает изменение момента срабатывания СУ.

							f0		Nx
Ux	ВУ		СУ		Тх	ВС		Сч		УОИ
				Uглин		f0
			ГЛИН			ГСИ
									УУ

0 t₀ t₁ t₂ t₃

f_гси



U_вс

Т_х

 

N_x

Рис.17.