Разработка цифрового вольтметра (измеряемое напряжение - постоянное; пределы измерения напряжения 0÷100 В), страница 3

   Погрешность вольтметра определяется погрешностью преобразования измеряемого напряжения во временной интервал и погрешностью преобразования временного интервала в количество

импульсов,  поступивших  на счётчик. Первая из них  зависит  от коэффициента  нелинейности ГЛИНа, стабильности  величины k  при продолжительной работе вольтметра и от погрешности схем сравнения. Из других причин, вызывающих погрешность измерений, можно назвать конечную крутизну фронтов сигнала на выходе триггера и неточность работы временного селектора.

   Принимая во внимание время задержки установки логической 1 на выходе компаратора  DA4 

(300 нс), а следовательно и установки логического 0 на выходе элементов DD2.3 и DD8.1 (180 нс и 250 нс соответственно; длительность счётного импульса равна 125мкс), на вход С счётчика DD13.1 не будет подан следующий счётный импульс. Следовательно в данном случае погрешность преобразования временного интервала в количество импульсов не будет превышать точности прибора и равна менее 0.1%.

   Не имеет смысла рассматривать и погрешность генератора счётных импульсов, т.к. применяемый в нём кварцевый резонатор позволяет добиться погрешности порядка 10^-5 .

   Как уже говорилось выше, основное значение погрешности будет обусловлено нелинейностью   

ГЛИНа, собранного на ОУ. Эта нелинейность получена зависимостью параметров резисторов R4, R7, R9 и конденсаторов С1 и С2 от температуры окружающей среды и длительного  продолжения работы прибора, а также и зависимостью параметров ОУ от этих условий. Оценить данную погрешность довольно сложно.

   Примечание: нумерация микросхем соответствует принципиальной схеме; параметры рассмотренных микросхем приведены в приложении..

3.1 Входное устройство.

  Входное устройство (рис. 3.1) включает в себя делитель входного напряжения и входной каскад на операционном усилителе (ОУ). Делитель предназначен для деления входного напряжения, т.к. высокое  входное напряжение (максимальное значение 100В) не может быть подано на дальнейшие устройства (схема сравнения). На ОУ К544УД1А собран входной каскад, представляющий собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления равным единице, входное сопротивление которого превышает 1 ГОм и практически не шунтирует входной делитель.

   Параметры входного делителя расчитаны в разделе 2.2.

   Для достижения меньшей погрешности деления входного напряжения будем применять последовательное соединение резистора с постоянным сопротивлением R1 и подстроечного резистора  R2. С такой же целью резистор R3 выбираем подстроечным.

   Для входного каскада сопротивление резисторов R5, R4 и R6 принимаем равными 100, 430 и

430 кОм соответственно[1]. Для уменьшения неточности передачи напряжения схемой усилителя

используется подстроечный резистор R6. Резисторами R6 и R4 задаётся коэффициент усиления каскада из соотношения Ку = 1+R6/R4. Основные параметры ОУ К544УД1А приведены в таблице 2 приложения.

                                                                                                         R6

 

                                 R1             

                                                        R4                                                            Выход

 

        Uвх                                                        R5

 

                                R2                 

                                                              +15 В

 

                                                              -15 В   

                                R3

 

                                                               Рис. 3.1.

3.2. Генератор линейно изменяющегося напряжения.