Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

вых сравнивающих устройств

позволяет

исключить начальный

нелинейный учас­

ток

линейно

изменяющегося

напряже­

ния и обеспечить компенсацию темпера­

турных погрешностей сравнивающих уст­

ройств (при изменении температуры сре­

ды

ошибки

двух идентичных

устройств

примерно равны).

Выходные

импульсы

сравнивающих устройств

подаются

на

входы триггера, который формирует пря­

моугольный импульс с крутым

фронтом

и спадом, управляющий временным

се­

Рис. 7.16.

лектором.

Ux и tK связаны

Очевидно,

что величины

пропорциональной

зависимостью

У* =

где

k

duK

(наклон)

линейно изменяю­

dt

скорость изменения

идеальном случае k = const.

щегося напряжения;

в

В течение

интервала

tx

временной селектор

открыт и на вход

I де

Го — период

следования счетных

импульсов;

N — число импульсов, зарегистрированных счетчиком.

Тогда

Ux — kT0 N.

Для получения непосредственного

цифрового

отсчета

результата

измерения в единицах напряжения

(В,

мВ)

выбирают

k f 0— 10s

(s = 0,

1, 2, ...).

Тп

Длительность

одного

цикла измерения

несколько превы­

шает

интервал

h макс = Ломакс Т0 = NuaKC/F0.

Например,

для

трехдекадного

счетчика

(Аймаке — 999)

при

частоте счетных

им­

пульсов Го=1

МГц (Т’о = 1 мкс) наибольший интервал

^хмакс^

~

0,001 с и

Ги = 1 , 1 —1,2 мс. Практически

быстродействие

таких

вольтметров составляет

величину

порядка

сотен измерений

в се­

кунду

(в автоматическом режиме).

Погрешности измерения. Погрешность вольтметра определяет­

ся погрешностью 6 і преобразования Ux -*tx и погрешностью 6 2

пре­

сти его наклона и погрешности сравнивающих устройств

(неста­

бильности порога срабатывания). Относительная

погрешность бі

преобразования /Ѵх-»^х обычно равна

(0,2-ь-І)• 10~3. Для

обеспе­

чения таких малых значений погрешности в схеме

применяются

прецизионные генераторы линейно изменяющегося

напряжения и

Погрешность 6 2

преобразования /х-> УѴ (вторая составляющая),

как было показано ранее (гл. 4),

определяется нестабильностью

частоты кварцевого генератора окв

и погрешностью дискретности

Зд, т. е. относительная погрешность

о

+ окв ± — =

+ окв ± N

3 = 8 ) - ! - о , =

8 ) о кв Д - — .

Обычно

о =

J T

(0,2 :

1) • ІО"3 + N

пряжения представлять в виде

8

Л и т

± ( So +

(7.19)

и х

и*)'

погрешность

дискретности

(в

наших

обозначениях

Оу =

оj -+- окв);

а

-- абсолютная погрешность дискретности, равная

цене еди­

ницы младшего разряда счетчика в вольтах для данно­

го

предела

измерения.

1

Для

вольтметров время-импульсного

преобразования -ц

ЛГ

Например, для вольтметра с трехзначным

отсчетом

на

пределе

1 В абсолютная погрешность дискретности

составляет

а = 1

мВ.

Трехзначному отсчету

соответствует

MJaKC=999 импульсов.

Тог­

да при измерении, например, напряжения

Ux =0,5

В счетчик

за­

фиксирует 500±1 импульс. Относительная

величина

погрешности

дискретности

будет

равна

1

или

500’

*

_

,

а

0,001

1

°я

-

U%

± 0,5

-

500'

бранного предела измерения Unp,

выражение для

полной относи­

тельной погрешности записывают

также в виде

8 = ± ( s 0 + c ^ ) ,

(7-20)

с

N u

= 10'

где т — число знаков отсчета

(число декад счетчика).

20 Гц—20 кГц на тех же пределах

напряжений с погрешностью

±(0,2 + 0,02 Т/пр/£/х)% на пределе

10 В и +(1+0,02 7/пр/0/х) °/0

вания») заключается в последовательном

сравнении измеряемого

_

напряжения с рядом

компенсирующих об-

разцовых напряжений (Jki,

величины

кото-

І С

X

рых различаются

по

определенному

зако­

ну, например, двоичному (1, 2, 4, 8 ... В) или

десятичному.

В цифровых вольтметрах об­

разцовые напряжения получают с помощью

образцовых

делителей.

Сигнал

на выходе

------------------- делителя, предназначенного

для

получения

0

образцовых напряжений

в двоичном

коде,

рис 7 [7

представляет

собой

ступенчатое

напряже­

большей) ступени

ние (рис. 7.17).

Амплитуда

первой

(наи­

выбирается равной

(JK\ —

і/пр/2 ,

где

0 пр —

предел измерения прибора; амплитуда второй

ступени

С/к2 =

С/пр/4;

третьей £/кз =

Сгпр/8 и т. д.

вольтметра

пораз­

Обобщенная структурная схема цифрового

рядного кодирования приведена на рис. 7.18.

Входное устройство содержит входной

делитель и переключа­

тель полярности измеряемого напряжения 7/х.

делитель

Управляющее

устройство коммутирует

образцовый

напряжения таким образом, что на выходе делителя

образцовые

напряжения

последовательно суммируются, начиная

со стар­

шего разряда. Сумма сравнивается с измеряемым

напряжением.

Если в процессе уравновешивания

образцовое

напряжение

2 Uki

пряжением старшего заряда

(UKі =32 В). Результат сравнения—

«много»

(Д’кі >

Uу.),

поэтому

напряжение

UK,

отключается

и

фиксируется «О» (старший заряд не используется).

Затем Ux сравнивается с напряжением

UK2 =

1 6

В. Результат

сравнения — «мало», и

напряжение

(Л2

остается

включенным.

Фиксируется «1» (общий результат — число 01).

К напряжению

CJK2

добавляется напряжение следующег і раз­

ряда UK3 = 8

В и производится сравнение ІІХ

с суммой UK2

-г UK3 =

= 24 В. Результат — «много»,

напряжение

С/Кз

отключается и

в

третьем разряде фиксируется «0 »

(общий результат — число 0 1 0 ).

К напряжению

UK■> добавляется

напряжение

UK4 и напряже­

ние Uу. сравнивается

с

суммой UKi+ U K$ = 20 В.

Результат

—

«мало»,

напряжение UK 4

остается включенным, и в четвертом раз­

ряде фиксируется «1 »

(общий

результат

0 1 0 1 ).

Затем добавляется напряжение UK3 и

напряжение

Ux

сравни­

вается с суммой

и К2 + /Ук4

+ £ /к5 = 2

2

В.

Результат — «много»,

напряжение

UK5

отключается,

в

пятом

разряде

фиксируется «0»,

а в общем

результате

— число

0 1 0 1 0 .

разряда

(УК6 и ІІХ

Наконец, добавляется напряжение младшего

сравнивается с суммой

UK 2

+

UKi +

£/к6 =21 В. При этом наблю­

дается

равновесие

(компенсация),

напряжение

UK6

остается