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

Рассмотрим преобразователь U-fx с разрядом на заданный перепад выходного напряжения интегратора. U, предполагая, что конденсатор С разряжается закорачиванием до напряжения, равного нулю (рис. 7.41, б). ПНЧ данного типа являются наиболее простыми по своей структуре. В этом преобразователе величина U- = Uxth изменяется циклически линейно до момента равенства = U. Тогда

UxTxh = 0.

откуда

Щх = /. == UxlUoX.

Таким образом, в данном случае не Тх, а обратная величина fx пропорциональна Vх- В момент равенства UxTx/r = U„ конденсатор С закорачивается, и цикл начинается сначала. В этом преобразователе выходной величиной является частота fx, которую обычно измеряют путем счета числа импульсов за время Гц. Тогда отсчет цифрового прибора после цифрового интегрирования

ц Гц

Nxfxdt = :Uxdt, о о

т. е. Nx пропорционально не мгновенному значению напряжения Ux, а интегралу Ux за время Гц. Как и в первом случае, отсчет пифро-вого прибора зависит не только ел Ux и но и от т и Гц. Однако ввиду конечного времени разряда конденсатора интегратора возникает систематическая погрешность от нелинейности, которая быстро растет с увеличением выходной частоты.

В цифроюм вольтметре с ИЧП для исключения влияния изменения постоянной времени интегратора иногда реализуют режим метода замещения как в интегрирующем преобразователе Ux-Tx двойного интегрирования. В этом случае ЦИП с ИЧП должен работать в два этапа:

в первом -

= fxT,,„r = UxTrrr/UxX;

во втором

N, = f,T, = UJJUxX = yv, = UxT„„rlU,x,

т. е. второй этап длится до того момента, пока N не станет равным N. Если измерить время второго этапа Г, то

N3 = TJTo==UxT„,.,/UJo,

т. е. N = Ux и не зависит от т.

Рассмотрим преобразователи Ux - fx с разрядом конденсатора образцовым количеством электричества. В этих ПНЧ (рис. 7.41, е) разряд конденсатора С может производиться двумя способами: подачей на вход интегратора образцового тока 1 в течение фиксированного интервала времени Г,„ т. е. образцового количества электричества Qo". разрядом конденсатора С от вспомогательного периодически заряжаемого до напряжения U конденсатора С.



в преобразователе Ux-fx с разрядом по первому способу образцовым известным током в момент равенства f/, = UxTxh = срабатывает УН и включает устройство импульсной обратной связи, которое посылает на вход интегрирующего усилителя строго дозированное количество электричества в импульсе с постоянной вольт-секундной площадью Uf,Tk и разряжает им конденсатор С. Напряжение JJi на конденсаторе снижается. После этого цикл снова повторяется: конденсатор заряжается до напряжения t/g и т. д. Количество электричества при заряде и разряде конденсатора при постоянстве f/g составляет

Тх Tk

о 0

Если Ux в течение времени Тх постоянно, то UxTx/R, = Ujk/R2.

откуда

1/Тх - - R,Ux/RrU,Tk.

Аналогично второму случаю отсчет цифрового прибора после цифрового интегрирования

Следовательно, Nx зависит от Ux и U, отношения R/Ri, Та, и Г, но не зависит от емкости и напряжения f/g, если оно стабильно в течение одного цикла, что является преимуществом рассматриваемого преобразователя.

В ПНЧ с разрядом конденсатора С по второму способу разряд производится от вспомогательного конденсатора Ст, заряжаемого в каждом цикле до напряжения Uq. В этом случае упрощается схема преобразователя, так как отпадает необходимость в точной установке времени разряда. Однако при этом в уравнение преобразователя входит также и емкость конденсатора Ст

fx = UxIRxVCt.

и, следовательно, при изменении емкости Ст будет возникать погрешность преобразования. В этом случае Ст задает время разряда и поэтому данная схема назьшается также схемой с времязадающим конденсатором.

Преобразователи Ux-fx с переменным углом наклона развертки могут быть использованы для функциональных преобразований и в режиме преобразования напряжения - в интервал времени Тх с гиперболической характеристикой.

Преобразователи напряжение - частота очень удобны для аналого-цифрового интегрирования входного сигнала. В этом случае на выходе преобразователя устанавливается счетчик импульсов, выход




BbixoS X15B

Рис. 7.42. Основные схемы включения микросхемы КР 1108ПП1 в режимах: а - преобразования напряжения в частоту; б - преобразования частоты в напряжения,

которого N будет равен интегралу входного сигнала. В случае необходимости кодовый сигнал N при помощи ЦАП преобразуется в напряжение, значение которого будет пропорционально интегралу входного сигнала.

ПНЧ данного типа в интегральном исполнении значительно проще и дешевле интегральных АЦП. При наличии простых интегральных мер времени они начинают конкурировать при цифровом измерении с интегральными преобразователями напряжения в код. При применении ПНЧ упрощается интегрирование, дифференцирование и обратное преобразование напряжения, снижается потребляемая преобразователем мощность, обеспечивается большая помехозащищенность, сокращается потребность в проводах.

Отечественной промышленностью выпускаются прецизионные преобразователи напряжение - частота и частота - напряжение в интегральном исполнении в виде микросхем КР1Ю8ПП1 (см. табл. 30). Микросхема КР И 08ПП1. работает в двух следующих режимах: преобразования Ux-fx (рис. 7.42, с) и преобразования fx-x (рис. 7.42, 6). Дифференциальная нелинейность преобразователя в первом режиме бн=0,01 %°С. ПНЧ на микросхеме КРП08ПП1 работает в режиме с переменным наклоном напряжения развертки и разрядом интегрирующего конденсатором образцовым количеством электричества от вспомогательного времязадающего конденсатора Ст (рис: 7.41, в). В этом случае схема преобразователя значительно упрощается, однако его коэффициент преобразования /Си зависит не только от стабильности Яшт и Сга,т, но и от Ст. Поэтому наряду с малой нелинейностью значительна мультипликативная погрешность ПНЧ, определяемая нестабильностью Ст, Rmr и встроенного источника напряжения U„. Для снижения этой погрешности необходима высокая стабильность параметров внешнего резистора /?ннт и конденсатора Ст.

Частота на выходе ПНЧ или на входе ПЧН устанавливается соответствующим выбором параметров внешних элементов Ст, Синт, /?ннт, согласно табл. 31 или расчетом для ПНЧ

/.=/,/,/С/ЛинтСт;





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