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

1. Методи одноразового частотного перетворення;

2. 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:

1. ПНЧ на джерелах струму.

Частотний діапазон обмежується до 1 МГц вихідний сигнал.

2. 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.

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

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.