2015-09-07
322
В интегрирующем цифровом вольтметре осуществляется преобразование напряжения Ux в частоту f. Преобразователь напряжения-частота может быть выполнен на транзисторах или операционных усилителях. Вольтметр содержит интегратор - устройство, выходное напряжение которого пропорционально интегралу по времени от входного напряжения, т.е.
где - k постоянная интегрирования.
Схема интегрирующего вольтметра с импульсной обратной связью представлена на рис. 9, а. Измеряемое напряжение Ux интегрируется и подается на устройство сравнения, на другой вход которого поступает напряжение U 0 с источника образцового напряжения. В момент равенства выходного напряжения интегратора U инт и напряжения U 0, устройство сравнения включает формирователь импульсов обратной связи, формирующий в течение интервала времени t oc импульс амплитудной U oc, постоянной вольт-секундной площади U oc· t oc (рис. 9, б), не зависящий от Ux.
Цикл работы формирователя импульсов обратной связи определяется интервалом времени Tx = t инт + t oc, зависящим от значения напряжения Ux.
|
|
|
Для процесса заряда и разряда интегратора справедливо выражение
. (4)
где 
= t1, 
= t2.
При прямоугольной форме импульсов амплитудой U ос
;
(5)
где 
.
Следовательно, уравнение преобразования можно записать в виде
, (6)
т.е. параметры преобразователя «напряжение-частота» не зависят от значений емкости С и образцового напряжения U 0 и определяются только отношением сопротивлений интегратора и стабильностью площади импульса обратной связи. Частота следования импульсов обратной связи измеряется за определенный интервал времени цифровым частотомером. Подобные схемы могут обеспечить общую погрешность преобразования U/f не более 0,1 %.
На значение общей погрешности существенное влияние может оказать дрейф нуля интегратора, поэтому в преобразователях малых напряжений в частоту используют различные способы компенсации дрейфа нуля интегратора, не ухудшая быстродействие.
Частотно-импульсное преобразование используется в вольтметрах В2-23, В7-21, В7-46 и др.
