16. Що впливає на методичну похибку цифрових вольтметрів?

Впливає похибка квантування.

Граничне значення похибки квантування:

Відносне значення похибки:

, де n – кількість квант. імпульсів.

17. Від чото залежить інструментальна похибка цвп?

Залежить від схеми та конструкції АЦП (нестабільність порогу спрацьовування, робота ел. схеми та генераторів імпульсу).

18. Що впливає на швидкодію цвп?

Швидкодія – кількість вимірювань (для АЦП - перетворень) за одну секунду або час одного вимірювання (перетворення). Визначається здатністю оператора відраховувати покази, що змінюються.

Враховуючи інерційність людського зору, недоцільно створювати ЦВП із швидкодією більше ніж 10-12 вимірювань за секунду.

Висока швидкодія - до сотень мільйонів вимірювань за секунду, що об'єктивно вимагає використання засобів обчислювальної техніки для опрацювання результатів вимірювань.

19. Як позначаються класи точності цифрових вольтметрів?

Для вітчизняних цифрових приладів часто прийнято задання класу у вигляді граничного значення основної відносної похибки, що містить два доданки – адитивну і мультиплікативну складові (відповідно, d · Xk / X і c - d).

Іноді, особливо часто у випадку з імпортними приладами, клас точності цифрових приладів задається межею основної абсолютної похибки, також складається з двох частин - адитивної (b · FS) і мультиплікативної (a · R).

Наприклад,

Існує різновиди завдання коефіцієнтів a і b у відсотках. Наприклад, D = ± (0,2% від відліку + 0,2% від діапазону вимірювання).

Значення коефіцієнтів a, b, c, d в цих виразах вибираються виробником приладу зазвичай з ряду 1 - 1,5 - 2,0 - 2,5 - 4 - 5 - 6 з множенням на число 10 в різних ступенях. Оскільки власне формули похибок одні й ті ж, то достатньо вказувати лише значення цих коефіцієнтів. Наприклад, клас точності цифрового вольтметра може бути виражений просто дробом c / d = 0,5 / 0,2 (тут коефіцієнти c / d виражені у відсотках). Для випадку завдання класу за межею абсолютної похибки, може бути просто задано відношення коефіцієнтів a / b = 0,001 / 0,001 (безрозмірні одиниці). Або, воно може бути задане у відсотках від результату вимірювання і від діапазону вимірювання, наприклад, 0,1% R / 0,1% FS.

20. Що впливає на відносну похибку цвп?

21. Поясніть роботу апц з порозрядним зрівноваженням. Назвіть переваги та недоліки.

ЦВП ПЗ основані на послідовному в часі порівнянні вимірюванної напруги U_x з сумою відомих, дискретних зразкових напруг, які змінюються ступінчато за заданим алгоритмом. Ваги “сходинок” неоднакові і дорівнюють 2^-1, 2^-2, 2^-3, 2^-4...2^-i часток від максимального значення зразкової напруги U₀ джерела опорної напруги (ДОН).

Принцип роботи ЦВП ПЗ можна уявити по структурній схемі (рис. 1).

Рис. 1

Спрощена структурна схема вольтметра з порозрядним зрівноваженням

Вимірювана постійна напруга через вхідний пристрій (ВхП) подається на перший вхід порівнювального пристрою ПП, а на другий – дискретна компенсуюча напруга від цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) код – напруга ПКН. З надходженням першого тактового імпульсу від генератора ГТІ програмний пристрій ПРП встановлює у старшому розряді одиночний рівень, що призводить до появи на виході ПКН напруги . ПП порівнює та .

Якщо > , то на виході ПП залишається одиночний рівень, а в старшому розряді програмного пристрою логічна “1”. Після другого тактового імпульсу ГТІ встановлюється “1” в другому старшому розряді ПРП, який має вдвічі меншу вагу порівняно з попереднім розрядом. На виході ПКН встановлюється напруга . Якщо > , то на виході пристрою порівняння код змінюється на протилежний, після чого ПРП визначає стан АЦП як перекомпенсацію і встановлює в другому старшому розряді “0” замість раніше встановленої “1”. При цьому значення виключається з сумарної компенсаційної напруги. З третім імпульсом ГТІ встановлюється “1” в третьому розряді ПРП з вагою 2^-3 . Напруга підсумовується з . Якщо ПП показує, що перекомпенсація ще не настала , то в третьому розряді залишається “1”. Аналогічно опрацьовуються решта молодших розрядів програмного пристрою. Отже, вимірювання в такому АЦП займає m тактів, а час перетворення складає одиниці мікросекунд. Розрядність ПКН не накладає обмежень на швидкодію схеми, її можна вибрати достатньо великою ( 10-16 розрядів), що забезпечує високі метрологічні характеристики перетворювача.

Метод поразрядного зрівноваження широко використовується для побудови швидкодіючих АЦП автономного застосування.

Основні складові похибок такого цифрового вольтметра є: похибки дискретизації квантування U_x, перетворювача код-напруга та наявність «порога спрацьовування» пристрою порівняння. Для придушення перешкод нормального виду використовуються фільтри, які знижують швидкодію приладу.