Чтобы повысить точность определения перехода через ноль входного сигнала используют усилитель У с большим коэффициентом усиления. Чтобы измеренные сигналы имели одинаковую амплитуду используется ограничитель сигналов Ог, после чего ограниченный сигнал Иу подается на дифференциатор DФ и преобразуется в импульсы разной полярности, обозначающие моменты перехода через ноль входного сигнала.
Поскольку форма напряжения Uу близка к меандру, то импульсы на выходе дифференциатора появляются только в моменты времени, соответствующие переходу через ноль входной синусоиды. Для более четкой работы формирователя импульсов используется триггерный узел ТгУ, куда через диоды VD проходят только импульсы отрицательной полярности.
Временные диаграммы работы ТгУ изображены на рисунке (1б).
Лекция 15
Цифровые вольтметры.
Классификация цифровых вольтметров.
Цифровые вольтметры используются не только для измерения постоянного или действительного значения напряжения переменного тока. Они также используются в измерителях других параметров электрических сигналов, предварительно преобразованных в напряжение. Существует 4 вида цифровых вольтметров:
1) Цифровые вольтметры, измеряющие постоянное напряжение;
2) Мультиметры, измеряющие постоянное напряжение, действующее напряжение переменного тока, среднеквадра-тичное, сопротивление постоянному току, емкость, ток постоянный, ток переменный (действительное значение, среднеквадратичное значение), отношение двух напряжений или токов. Входные преобразователи иных физических величин иногда изготавливаются в виде сменных блоков;
3) Приборы, измеряющие только действующее значение или среднеквадратичное, приборы, измеряющие неэлектрические параметры, преобразованные в напряжение, например, температуру;
4) Импульсные цифровые вольтметры, которые преобразуют амплитуду импульсных сигналов в постоянное напряжение.
Как правило, цифровой вольтметр имеет ЦОУ и выход для подключения его к ЭВМ, регистрирующее устройство и так далее.
ПНК – преобразователь напряжения в код, которое преобразовывает постоянное напряжение в код.
Как правило, простейшие цифровые вольтметры состоят из ПНК, ЦОУ.
Мультиметры содержат ВУ, которое преобразует параметры электрических цепей и других физических величин в постоянное напряжение, а также занимаются фильтрацией помех, усилением слабых сигналов и делением слишком мощных сигналов.
ПНК является центральным звеном, от которого зависят точность и быстродействие.
ВИ – время-импульсные преобразователи – преобразуют входное напряжение в пропорциональный отрезок времени.
Первым подвид ПНК – сравнение входного напряжения с линейно-изменяющимся образцовым напряжением.
Во втором варианте ПНК происходит двухтактное интегрирование входного напряжения.
Третий вид ПНК используется в частотно-импульсных вольтметрах – в них происходит преобразование амплитуды напряжений в пропорциональную частоту.
Четвертый – кодоимпульсный ПНК, в нем происходит непосредственное уравновешивание с преобразователя в код входной величины.
Вторые и третьи являются более новыми моделями, чем первые и четвертые.
Первый тип является наименее точным.
Вольтметры с интегрирующим преобразователем очень устойчивы к помехам и могут использоваться без входных фильтров, что повышает их быстродействие, также высокая помехозащищенность позволяет реализовать на них наиболее точные вольтметры.
Входные устройства цифровых вольтметров. Характеристики и схемы построения.
Входные устройства содержат фильтры, входные усилители и преобразователи других физических величин в напряжение. Фильтры применяются для повышения точности, в случае, когда быстродействие вольтметра не играет решающей роли. Входные фильтры могут иметь выключатели.
Входные делители и усилители.
Входные усилители и делители предназначены для преобразования амплитуды входного сигнала до уровня, удобного для преобразования в код. Входные усилители и делители должны обладать высокой стабильностью для обеспечения стального коэффициента передачи, а также обеспечивают высокое входное сопротивление на всех диапазонах измерения. Переход с диапазона на диапазон осуществляется изменением коэффициента передачи усилителя или делителя.
Известно, что чем выше входное сопротивление U, тем ниже его методическая погрешность. При заданной методической погрешности чем выше входное сопротивление, тем высокоомнее может быть источник измеряемого напряжения. Очевидно, что методическая погрешность должна быть согласована с разрешающей способностью.
Допустим,
имеем электрический вольтметр стрелочного типа, у которого шкала разделена на
100 значений. Поскольку съем данных со шкалы производится с точностью
полделения, то разрешающая способность прибора 1:200, Rвх=1
Мом,
, максимальное сопротивление
источника напряжения измеряемого не более 
кОм.
Теперь пусть имеем цифровой вольтметр со
шкалой 199_999
200_000. При той же
методической погрешности % для измерения
сопротивления источника напряжения кОм.
Пояснительная схема к понятию входного сопротивления вольтметра.
Из рассмотренного примера следует, что чем выше точность и разрешающая способность цифрового вольтметра, тем выше должно быть входное сопротивление.
В известных интегрирующих вольтметрах сопротивления порядка 25 ГОм , а в кодоимпульсных входное сопротивление может достигать 1 ГОм.
Подобные значения входных сопротивлений
достигаются благодаря использованию на входе полевых транзисторов, а также использованием
усилителей с глубокой последовательной отрицательной обратной связью. Для
усилителей с обратной связью: 
; 
; 
(1)
KOC– коэффициент усиления усилителя, охваченного последовательной отрицательной обратной связью.
К – коэффициент усиления усилителя без обратной связи.
Rвх – входное сопротивление усилителя, охваченного обратной связью.
R – входное сопротивление того же усилителя с разомкнутой обратной связью.
– коэффициент
передачи в цепи обратной связи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.