Цифровые вольтметры и аналогово-цифровые преобразователи

Применение вольтметров с цифровым отсчетом вместо стрелочного и аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) позволяет упростить процесс измерений, повысить их точность, практически полностью устранить промахи, автоматизировать процесс измерений. Для цифровых электронных вольтметров характерны высокое быстродействие, широкий диапазон измеряемых напряжений, высокая точность измерений, возможность автоматического выбора предела измерений и определения полярности напряжения, подключение к персональному компьютеру, передача результатов измерений на сколь угодно большие расстояния, автоматизация эксперимента.

АЦП постоянного тока с времяимпульсным преобразованием (кодированием)

Суть этого метода заключается в преобразовании напряжения в интервал времени с его последующим измерением методом преобразования интервала времени в цифровой код. Блок-схема такого вольтметра представлена на рис. 41. Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, представлены на рис. 42.

В составе АЦП имеется входное устройство, частью которого является устройство выборки и хранения, представляющее собой конденсатор малой емкости с ключом, позволяющим заряжать конденсатор от источника измеряемого напряжения через аттенюаторы. Конденсатор подключен к компаратору 1. Процесс измерения напряжения начинается после генерации импульсов схемой управления (рис. 42, б). Эти импульсы запускают генератор пилообразного напряжения и обнуляют счетчик импульсов. Напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения линейно возрастает от некоторого отрицательного значения (рис. 42,а) и, проходя через «О», приводит к формированию импульса на компараторе 2 (рис. 42, в). Этот импульс меняет состояние триггера (рис. 42, г) и делает «прозрачным» временной селектор для счетных импульсов (рис. 42, д). Счетчик импульсов подсчитывает количество импульсов, прошедших за время нарастания напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения до момента равенства последнего напряжению на конденсаторе устройства выборки и хранения (рис. 42, е). Зная частоту следования счетных 84

Блок-схема аналогово-цифрового преобразователя с времяимпульсным кодированием

Рис. 41. Блок-схема аналогово-цифрового преобразователя с времяимпульсным кодированием

Диаграмма напряжений на различных узлах аналоговоцифрового преобразователя с времяимпульсным кодированием импульсов

Рис. 42. Диаграмма напряжений на различных узлах аналоговоцифрового преобразователя с времяимпульсным кодированием импульсов, их количество и скорость нарастания пилообразного напряжения, можно определить величину входного напряжения.

Основная составляющая погрешности измерения напряжения связана с нелинейностью и нестабильностью работы генератора пилообразного напряжения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >