§ 2.3 Импульсный (пиковый) вольтметр

Пиковый вольтметр повторяет своей структурой обычный вольтметр. Особенностью является наличие пикового преобразователя. Пиковые преобразователи являются самыми широкополосными.

В качестве пикового детектора может использоваться следующая схема:

Допустим, на входе схемы действует импульс, рассмотрим происходящие в цепи процессы:

Изначально сигнал положительный, при открытом диоде, включенном в прямом направлении, начинает заряжаться конденсатор, он заряжается до напряжения U_пв, затем, когда входное напряжение U(t) станет уменьшаться диод закроется, а конденсатор начнет разряжаться через сопротивление. Так как сопротивление резистора меньше чем обратное сопротивление диода, то постоянная времени разряда больше постоянной времени заряда. В период отрицательного напряжения происходит разряд конденсатора на резисторе R и измеритель показывает пиковое верхнее значение напряжение сигнала U_пв. При измерении пикового нижнего значения напряжения сигнала U_пн необходимо изменить полярность включения диода, а процессы, протекающие в цепи, изменят направление.

Постоянная времени разряда цепи должна подбираться в зависимости от скважности сигнала (изменяется сопротивление).

Также присутствует цепь принудительного разряда конденсатора для того чтобы измерения различных сигналов были корректными.

При необходимости измерения среднего значения сигнала используют схему пикового детектора с закрытым входом отличающейся от схемы с открытым входом тем, что диод и конденсатор поменяны местами.

§ 2.4 Селективный вольтметр

Селективный вольтметр обладает перестраиваемой полосой пропускания, в которою входит исследуемый сигнал. Является частью сканирующего приемника и обычно имеет очень высокую чувствительность (до нановольт).

§ 2.5 Цифровые вольтметры

Все цифровые вольтметры имеют аналоговую часть аналогичную аналоговым вольтметрам, отличие в том, что вместо аналоговых измерительных головок (или других индикаторов) используется АЦП и цифровой индикатор упрощающий восприятие отображенной величины.

По виду АЦП вольтметры подразделяются на:

1)вольтметры с АЦП двойного интегрирования

2)вольтметры с АЦП разрядного кодирования

(3)вольтметры с преобразователем напряжение-частота-код (Ux--Fx--код))

§ 2.5.1 Вольтметры с ацп двойного интегрирования

Любые цифровые приборы требуют время на то, чтобы перейти от аналогового сигнала к цифровому коду посредством аналого-цифрового преобразования. Особенностью обычного АЦП является необходимость затратить время на преобразования. Но аналоговый сигнал все время изменяется (в том числе в течение времени преобразования), поэтому с помощью устройства выборки-хранения запоминается выборка значений сигнала и подается на вход АЦП для перевода в цифровой код.

Рассмотрим структуру такого вольтметра (структурный элемент «схема управления» на схеме не указан, интегратор И совмещен с схемой сравнения):

С выхода функционального преобразователя измеренный сигнал подается на интегратор И в течение T₀₁ (эталонного, жестко заданного интервала времени) после чего схемой управления производится переключение входа функционального преобразователя на выход источника опорного эталонного напряжения U₀ имеющего другую полярность относительно входного напряжения и одновременное подключение схемы сравнения (компаратора) в интеграторе. Это приводит к тому, что до тех пор, пока в интеграторе имеется ненулевое напряжение, на счетчик импульсов ST поступают импульсы с генератора Г с периодом следования T₀₂. Эталонное напряжение не изменяется в течение интегрирования. Как только накопленное значение интегратора становится равным нулю, схема сравнения отключает генератор от счетчика импульсов, а схема управления, воздействуя на счетчик импульсов, разрешает загрузку переменной хранящей значение числа импульсов в устройство цифрового отсчета DC, где выполняются вычисления напряжения с учетом кол-ва импульсов, значения установленного напряжения опорного генератора и периодом следования импульсов T₀₂. Результат выводится на цифровой индикатор на время достаточное для наблюдения, цикл повторяется.

Tx – зависит от величины входного напряжения U

Счётчик считает число Nx импульсов попавших в интервал времени Tx:

При изменении цены младшего разряда индикатора предпочтительно изменять T₀₁ и T₀₂, а не эталонное напряжение U₀, так как источник опорного напряжения обеспечивает точность измерений, а его точная перестройка затруднительна или невозможна из-за неизбежного ухудшения точности установки опорного напряжения.