Содержание отчета

В отчете привести схему рисунка 1; временные диаграммы, снятые в опыте 1; таблицы с результатами измерений и вычислений; графики, указанные в п. 6 опыта 3 и п. 3 раздела 3.

Контрольные вопросы

Принцип действия, устройство, работа и свойства ЦВ с временным преобразованием. Основные узлы ЦВ, требования к ним и принципы построения. Источники и причины возникновения погрешностей. Экспериментальное определение составляющих погрешности: методика и требования к аппаратуре. Нормирование погрешности ЦВ и определение его класса точности.

Литература

1. Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства. -М.: Энергоатомиздат, 1985, с.159-162.

2. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. -К.: Вища шк., 1986, с.418-421.

3. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. -М.: Высшая школа, 1981, с.185-194.

4. Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные устройства. -М: Советское радио, 1980, с.235-265.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТМЕТРА ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Цель работы

1. Изучение принципа действия и устройства преобразователя напряжения в частоту (ПНЧ).

2. Исследование погрешности, возникающей при воздействии помехи, и условий помехозащищенности вольтметра частотного преобразователя.

1 Принцип действия ПНЧ

В работе исследуется цифровой вольтметр с частотным преобразователем, который состоит из ПНЧ и цифрового частотомера. Упрощенная схема ПНЧ показана на рисунке 1.

1.1 Вывод уравнения характеристики ПНЧ

Рассмотрение принципа действия ПНЧ начнём с момента Б (рису-нок 2). В этот момент ключ К (рисунок 1) размыкается, на вход интегрируемого усилителя (ИУ) поступает только ток i₁ (рисунок 2a), который имеет положительную полярность, поэтому выходной ток этого усилителя i_вых уменьшается (рисунок 2в). В момент В, когда ток i_вых станет равным нулю, сравнивающее устройство СУ выдаёт импульс, запускает формирователь строб–импульса (ФСИ), который выдаёт строб–импульс длительностью . Строб–импульс замыкает ключ К, через который начинает проходить отрицательный ток – i₂ (рисунок 2б) от источника образцового напряжения – Е₀. Начиная с момента В на интегрирующий усилитель ИУ прохоит сумма токов i₁ - i₂, которая имеет отрицательную полярность, т.к. i₂ > i₁, поэтому ток i_вых на выходе ИУ увеличивается.

Этот процесс длится до момента, когда заканчивается строб–импульс длительностью , и ключ К, управляемый строб–импульсом, размыкается. Поэтому отрицательный ток – i₂ отключается, выходной ток ИУ начинает уменьшаться и процесс повторяется. В результате на выходе ИУ возникает периодическое напряжение (рисунок 2в). Число периодов за время измерения равно . Определим частоту выходного напряжения ИУ.

Интеграл от входного тока – это сумма амперсекундных площадей токов i₁ и i₂, которые имеют противоположные знаки (на рисунках 2а, 2б эти площади показаны штриховкой). Приравняв амперсекундные площади токов i₁ и i₂ за время измерения, получим:

откуда следует:

U_xср= (1–1)

где U_xср= – среднее значение напряжения U_x за время измерения t_изм;

– частота напряжения на выходе ПНЧ.

Из (1–1) видно, что частота ПНЧ f_x пропорциональна среднему значению входного напряжения U_xср при условии постоянства параметров R₁, R₂, E₀ и τ. Стабильность первых трёх параметров определяется их паспортными данными, а постоянство τ (временной промежуток АБ, рисунок 2), обеспечивается схемой ФСИ.

На выход ПНЧ включают частотомер, который подсчитывает число периодов N_x за постоянное время измерения t_изм=const и калибруется в значениях напряжения U_x.