19. Времеимпульсный цифр. Вольтметр

С У — сравнивающее устройство, ГЛИН — генератор лин.-изменяющегося напряжения, ГИСЧ — генератор импульсов стабильной частоты, К — ключ, ПУ — пересчетное устр-во, ОУ — отсчетное устр-во, Т — триггер.

По сигналу пуск сбрасывается предыдущее знач. в ПУ, запускается ГЛИН, Т переворачивается так, что его вых. сигн. открывает К и импульсы ГИСЧ начинают поступать на ПУ.

При достижении U_k значения U_x срабатывает СУ, сигн. кот. переворачивает Т так, что его вых. сигн. закрывает К и имп. ГИСЧ перестают проходить на ПУ.

t₂-t₁=t_x, t_x=U_x/k, где k — коэф., характеризующий скорость изменения U_k. На ПУ прошло N = t_x/t₀ = U_k*f₀/k, f₀ = 1/T₀ импульсов.

Погрешности: 1) погр. дискретности зависит от T0 и tmax. Чем больше частота ГИСЧ, тем меньше Δд. Чем больше tmax, тем меньше Δд; 2) Погр. реализации дискр. уровней определяется нестабильностью ГИСЧ и ГЛИН; 3) Погр. чувствительности определяется порогом чувствительности.

Недостаток: низкое быстродействие, Tизм=2^n*T0, n — число разрядов двоич. кода.

2 0. Цифровой вольтметр сравн. И вычит.

(все без ОУ — АЦП)

Наиб. популярны: высок. точность (0,01%), высок. быстродействие, простота.

ЦАП — цифроаналоговый преобразователь, ТР — триггерный регистр (рег.) (число триг. = числу разрядов в преобразователе,триг. между собой не связ.), ЛС — логич. схема (ряд схем «И», число схем = числу разр. кода), РИ — распреелитель импульсов (1 передвиг. по выходам), ГТИ — генератор тактовых имп., СУ — сравн. устр-во, ОУ — отсчетн. устр-во.

АЦП — аналог.-цифр. преобразователь с обр. связью, реализованной через ЦАП (делитель напряж., управляемый кодом).

Д елитель напр.: U_вых = U_вх * R₂ / (R₁ + R₂)

В начале кажд. цикла выходной ТР и РИ уст в нулевое (и начальное для РИ) сост. На выходе ТР код «00...0», на выходе ЦАП u_k=0.

Приход 1го имп. с ГТИ вызывает соотв-ое переключ. РИ, что, в свою очередь, переводит триггер старшего разр. ТР из сост. 0 в 1.

После 1го имп. код на выходе ТР - «10...0» (в завис. от исп. кода могут быть варианты). При 2ичном коде старш. разр. соотв. половине макс. измеряемого напряж., 2ой — ¼, 3ий — 1/8.

u _k = u_{x max}/2.

В 1ом цикле работы ЦАП устанавливает u_k с учетом, что код = «10...0».

СУ решает след. задачу: а) u_k>u_x или б) u_k<u_x.

а) перекомпенсация, СУ срабатывает, выдает 1 и через эл-т «И» сбрасывает 1ый триггер; б) СУ не срабат., на вых. - 0.

Приход 2го имп. с ГТИ переводит 1 на 2ой выход РИ и переворачивает 2ой триггер из 0го сост. в 1ное. 2ой по старшинству макс. разр. соотв. ¼ макс. напряж. u_k = u_{x max}/2 (или 0) + u_{x max}/4. Перекомпенсация — срабат. СУ, Т2 -> 0, недокомп. - остается. 1.

И т. д. После прихода n-ого имп. с ГТИ и соотв-его сравнения u_x и u_k положение триггеров вых. рег. ТР соотв. коду изм. величины.

Быстродействие: Т_изм = n*Т_гти.

Погрешности: 1) погр. дискретнсти — определяется числом разр. кода (> разрядность, < погр.), отн. погр. дискр = мл. разр. * 100% / старш. разр.; 2) погр. реализации дискр. уровней — зависит от точности работы ЦАП; 3) погр. чувствительности — порог чувств. СУ.