Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [ 120 ] 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Рис. 8.22. Интегральный функционально полный отечественный АЦП двухтактного интегрирования иа микросхеме К572ПВ2 с цифровым семисегментным индикатором типа АЛС324Б.

К57гПВ2

,-£126



где /i- ток в цепи конденсатора в момент tl. Is. и - напряжение на выходе интегратора, определяемое задержкой начала интегрирования. Откуда

/?к = tlCky.

В цифровых вольтметрах двухтактного интегрирования необходимо устройство для определения полярности входного сигнала, обычно оно выполняется иа основе компаратора, включенного на выходе интегратора. Выходной сиг нал этого компаратора используется для выбора источника образцового напряжения с полярностью, противоположной полярности Uх-

В настоящее время примерно 25 % выпускаемых цифровых вольтметров являются вольтметрами с двухтактным интегрированием. Отечественной промышленностью выпускаются несколько цифровых вольтметров двухтактного интегрирования класса 0,01...0,001 следующих типов: В2-38, ВЗ-59; щ1612, щ301, щ68014, щ4800 и др. Основные технические данные их приведены в табл. 36 (рис. 8.2 1,й, б, в).


Интегральные отечественные АЦП двухтактного интегрирования на микросхеме К.572ПВ2

Первый цикл интегрирования напряжения Ux (рис. 8.22)

Г„ = 4.-103Г„.

Длительность второго цикла Тх может изменяться от О до 12 х X 10=*. Выходное напряжение усилителя интегратора при U=2B не должно превышать предела линейности характеристики операционного усилителя, т. е. 2В. Тогда постоянная интегратора

Числовое значение Лл на выходе АЦП 572ПВ2

NxTxiTo=UxT.lujoUx-miUo. •.

При (/о = 2В и (У,„ = 2В Л = 4000.

Суммарное время преобразования с учетом времени автоматической коррекции равно Тс= 16 • 10*.

Микросхема К572ПВ2 (табл. 30) может работать и со встроенным и с внешним кварцевым генератором тактовой частоты. Для повышения



Ux о

-xSW

ПНЧ Y

LZ7.

коэффициента подавления синфазной помехи необходимо, чтобы частота тактового генератора была кратна частоте сети. Для повышения точности предусмотрена автоматическая коррекция смещения нуля. Выходной код микросхемы специальный семиричный N(1) для удобства непосредственного сопряжения с цифровым семисегментным индикатором типа АЛС 3245, АЦП К 572ПВ2 автоматически устанавливает полярность входного сигнала.

Рисв.гз. Структура комбинированного цифрового вольтметра с частотным преобразователем фирмы Хьюлет Паккард.

Комбинированные цифроиые вольтметры с частотиыми и временными преобразователями

В цифровых приборах комбинированной структуры повышение точности достигается использованием дифференциального метода измерения и автоматической коррекцией погрешностей.

Примером такого прибора являются цифровые вольтметры типа Щ1612 ленинградского ПО «Вибратор», фирмы «Хьюлетт Паккард» (рис. 8.23), фирмы «Такеда Рикен» тип TR 6567. В таких приборах, используя высокочувствительные частотные или временные преобразователи относительно невысокой точности, получают цифровой вольтметр высокой точности. Комбинированный прибор работает в двух тактах.

В первом такте напряжение Ux в ИЧП преобразуется в частоту fx или в интервал времени Т, и результат их измерения заносится в старшие разряды регистра. Полученный код используется для управления ПКН, который выдает компенсирующее напряжение i/к = ЫуЩ. Во втором такте прибор работает в режиме дифференциального измерительного устройства с повышенной чувствительностью. На вход ИЧП или ИВП подается разность AUxUx - Uk, , которая также преобразуется в частоту kfx или интервал времени АГх, которые измеряются и заносятся в младшие разряды регистра и суммируются с для соответствующей коррекции результата измерения N = N. Благодаря использованию во втором такте диф(1]еренциального метода измерения прибор имеет малую основную погрешность. Недостатком прибора является увеличенное время измерения.

Прецизионные цифровые вольтметры ыноготактного интегрирования

Основными факторами, ограничивающими точность ЦВ двухтактного интегрирования, являются влияние параметров входного ключа в цепи Ux и потери в конденсаторе интегратора (п. 7.5). Цифровые вольтметры многотактного инте-рнровання характеризуются отсутствием входного ключа в цепи U, а также низким уровнем напряже-



Разряд{Оо-их)

оряв /А/Д/Л/

\Х 1 ii 1 I

\Разрд

X И

/ 1 1 1 1 1 . I

/ 11 iTiB

i \ 1 \

Рис. 8.24. Временная диаграмма цифрового вольтметра многотактного интегрирования фирмы Хьюлетт Паккард.

НИЯ на конденсаторе интегратора, j. благодаря чему снижается влияние потерь в конденсаторе на точность преобразования. При более низком уровне напряжения на конденсаторе возникает необходимость в увеличении числа циклов заряда и разряда, что приводит к увеличению времени измерения.

Среди ЦВ многотактного интегрирования ЦВ фирмы «Хьюлетт Паккард» типа 3455 является наиболее быстродействующим. В этом приборе за время измерения Г„ производится многократный частич- , ный разряд конденсатора интегратора от источника Vq за фиксированные интервалы времени Л t (рис. 8.24). Тогда при балансе заряда и разряда, показание ЦВ составит

Nx = S iilTo + (АГ/То) + (А/ост/То) = UxT„/UoT„.

Напряжение на конденсаторе интегратора изменяется в небольших пределах, от нуля до напряжения на втором входе компаратора Dk, поэтому погрешность от абсорбции конденсатора уменьшается. Однако при достаточно малом Ти необходимы быстродействующие ключи. Прибор типа HP 3455 имеет класс точности 0,002 % при Ти= 40 мс. Информация о среднем значении Ux поступает с прерыванием.

Цифровой вольтметр многотактного интегрирования фирмы Prema (ФРГ) характеризуется более высокой точностью, но и значительно большим временем измерения. Режим работы этого ЦВ отличается заданным количеством циклов заряда - разряда п и необходимостью определения времени измерения. В этом приборе (рис. 8.25) интегрирования Ux выполняется в течении интервала Ти, во время которого происходит многократный полный разряд конденсатора С током от источника и„. При этом измеряется суммарная длительность интер-

валов разряда tt-

Уравнение баланса зарядов

при Ux = const

UgNx/Ro = UxNtJR; Nx=-UxRoNtJU-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [ 120 ] 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166