1.Структурная схема вольтметра

Структурная схема цифрового вольтметра (ЦВ) поразрядного кодирования приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема ЦВ поразрядного кодирования вольтметр цифровой импульс преобразователь

Рассмотрим принцип работы разрабатываемого устройства. Действие ЦВ данного типа заключается в последовательном сравнении измеряемого напряжения с рядом образцовых напряжений, значения которых задаются по определённому закону, например, по закону двоичного или двоично-десятичного кода. Число, соответствующее набору образцовых напряжений, которым компенсируется измеряемое напряжение, представляет это значение в закодированной форме. Таким образом, напряжение преобразуется в числовой эквивалент:

- напряжение, соответствующее единице младшего разряда (шаг квантования);

- число разрядов кода;

- коэффициент, равный 1 и 0 в зависимости от результатов сравнения в каждом такте.

ЦВ работает периодически. За один цикл измерений выполняется одно измерение. Время цикла измерения определяется выбранным алгоритмом формирования компенсационного напряжения.

Входное напряжение поступает на вход делителя, а с его выхода через входной усилитель напряжение, , ( - коэффициент передачи входной цепи) - на один вход схемы сравнения. По сигналу запуска происходит сброс устройства управления. Импульсы с его выхода тактового генератора поступают вход схемы управления. Под действием каждого тактового импульса на выходе схемы управления формируются кодовые сигналы, которые поступают на входы ЦАП и одновременно на входы дешифратора. В соответствии с законом формирования кодовых сигналов на выходе ЦАП компенсирующее напряжение, которое поступает на другой вход схемы сравнения. Схема сравнения в зависимости от знака разности и подаёт соответствующий сигнал в схему управления, который приводит к прекращению поступления импульсов.

Напряжения в момент уравновешивания связаны соотношением:

где - шаг квантования компенсационного напряжения;

- порог чувствительности схемы сравнения.

Измеряемое напряжение:

Подбором, где, добиваются, чтобы значение компенсационного напряжения соответствовало измеряемому напряжению с учётом постоянного множителя, т.е.

В момент уравновешивания, значение кода управления фиксируется в схеме управления и через дешифратор поступает на входы индикатора, где оно высвечивается в виде десятичных цифр. На этом один цикл измерения заканчивается.

В ЦВ данного типа погрешность составляет 0,05-0,001 при обеспечении высокого быстродействия (до 5000 преобразований в секунду).

Рисунок 2 - Диаграмма работы ЦВ поразрядного кодирования

2.Расчет основных параметров вольтметра

Данные технических характеристик варианта

Технические характеристики	Данные варианта
Диапазон измерения (В)	10-3 - 102
Класс точности С/Д	1,0/0,06
Входное сопротивление (Мом)	≥1
Быстродействие(преобразованный в сек)	50

Напряжение делителя напряжения:

Определим абсолютную погрешность измерения:

Максимальное количество импульсов:

Так как индикаторы отображают количество импульсов, посчитанных счетчиками, то выбираем   По формуле (3) получаем:

В нашей схеме используется 12 - разрядный ЦАП, опорное напряжение которого: