- •Національний університет біоресурсів і природокористування України
- •Цифрові вольтметри ацп з часоімпульсним перетворенням
- •Цифрові вольтметри з часовоімпусним перетворенням на основі генератора ступенево-змінної напруги
- •Ацп послідовних наближень
- •Цифрові вольтметри подвійного інтегрування
- •Цифрові вольтметри з частотним перетворенням сигналу
- •Принцип побудови вимірювальних пнч
- •Цифрові вольтметри порозрядного кодування
- •Література:
Цифрові вольтметри з часовоімпусним перетворенням на основі генератора ступенево-змінної напруги
Значно підвищити точність перетворення напруга-код можна вже в попередній схемі але замість генератора поставити генератор ступенево-змінної напруги, похибка зменшиться.
Ацп послідовних наближень
Переваги: виконана в сучасній мікроелектроніці відповідна ІМС плюс цифровий індикатор, що дає високу швидкодію.
Наприклад: 11...13 ПВ1 – більша швидкодія.
Цифрові вольтметри подвійного інтегрування
Дана схема містить: ЕК - електронний ключ, інтегратор – int, тригер – Т, компаратор - = =, лічильник, тактовий кварцовий генератор, а також дільник частоти - :F, і одно-вібратор – S.
Нова дія перетворення аналогової стадії.
Застосування подвійного інтегрування призвело до компенсації основної похибки цифрових вольтметрів з лінійно-змінною напругою, а саме похибки нелінійності.
Така схема є базовою для побудови мультиметрів – тестерів.
Пауза мовчання використовується для корекції внутрішніх джерел живлення (похибки в цю паузу не накопичуються).
Недолік такої схеми: низька швидкодія.
Цифрові вольтметри з частотним перетворенням сигналу
-
Методи одноразового частотного перетворення;
-
Методи багаторазового частотного перетворення.
Структурна схема з одноразовим частотним перетворенням
ПНЧ – перетворювач напруга – частота.
Якщо Т і S – сталі, то ми маємо лінійний перетворювач. Сучасні ПНЧ – перетворювачі U-f, які забезпечують перетворення з похибкою ,
тобто нелінійність .
Для того щоб підвищити точність, необхідно підвищувати точність ПНЧ.
З метою підвищення точності, при обмеженні точності ПНЧ, був запропонований алгоритм багаторазового перетворення.
Структурна схема з дворазовим частотним перетворенням
Процес вимірювання складається з двох етапів:
-
Одноразове частотне перетворення;
-
Двохразове частотне перетворення.
Керує цим процесом сигнал з виходу тригера (відповідно U3 і U4).
При цьому за час Т1 відбувається перетворення , блокується робота ЦАП, частково керується робота підсилювача (Т1=Т2) при Т2 .
За час Т2 на виході лічильника-2 фіксується число, що відповідає числу грубого відліку.
Точність визначається двома пунктами:
-
Розрядність ПНЧ;
-
Стабільність підсилювача.
Принцип побудови вимірювальних пнч
Існує два методи побудови:
-
ПНЧ на джерелах струму.
Частотний діапазон обмежується до 1 МГц вихідний сигнал.
-
Схема ПНЧ на інтеграторах.
Процес на Uc2: відбувається зниження потенціала до рівня Uп.
Аналіз функції перетворення показує що в цьому інтеграторі прямо пропорційно між частотою вхідного сигналу і вхідною напругою.
Частотний діапазон від 0 до десятків МГц.
Цифрові вольтметри порозрядного кодування
Ці вольтметри відрізняються тим, що напруга перетворюється в код безпосередньо (без проміжної стадії). Основна перевага такого вольтметра – це висока швидкодія.
,де n – кількість війкових розрядів.
Наприклад, при 10 розрядів ця ефективність буде дорівнювати 100.
Швидкодія визначає значення динамічної похибки.
Принцип дії цифрових вольтметрів порозрядного кодування полягає в перетворенні U в N (число-код).
, двійкова система. n – номер розряду,
- значення розрядного коефіцієнту.
Схема містить: G - тактовий генератор; RG – регістр зсуву; RG-M – регістр пам’яті; - ЦАП; = = - компаратор; DC – дешифратор.
Основні переваги:
-
Висока швидкодія;
-
Ефективність перетворення по швидкодії , (чим вище розрядність, тим вище ефективність).
Висновок
Історія наук, які потребують вимірах, показує, що точність методів вимірювань і вимірювальних приладів та побудови відповідних вимірювань і вимірювальних приладів постійно зростають. Результатом цього зростання є нове формулювання законів природи.
Вимірювання та вимірювальні прилади - закони явищ природи, як вираження кількісних відносин між факторами явищ, виводяться на підставі вимірів цих факторів. Прилади пристосовані до таких вимірів, називаються вимірювальними. Будь-яке вимірювання, якою б не було складності, зводиться до вимірювань і вимірювальних приладів просторовості, часу, руху і тиску, для чого можуть бути обрані одиниці заходів умовні, але постійні або ж так звані абсолютні.
Як би старанно не робилися вимірювання і вимірювальні прилади при повторенні їх, в обставини х досвіду, мабуть однакових, завжди помічаються нетотожні результати. Зроблені спостереження вимагають математичної обробки, іноді вельми складною; тільки після цього можна користуватися знайденими величинами для тих чи інших висновків.
Мета вивчення вимірювальних приладів полягає в тому, щоб майбутній інженер отримав необхідний мінімум теоретичних знань про методи вимірювань, пристрій і принцип роботи сучасних приладів та електронних пристроїв, що використовуються в сучасній електротехніці.