Преобразователь средневыпрямленного значения: схема, принцип действия.

Принцип действия заключается в преобразовании измеряе­мого напряжения в пропорциональную ему частоту следова­ния импульсов, измеряемую цифровым частотомером. Одна из простейших схем такого вольтметра (рис. 1, а) работает следующим образом. Измеряемое напряжение U _х поступает на вход интегратора, и конденсатор С заряжается по закону

Рис. 1. Цифровой вольтметр с частотным преобразованием.

Через интервал времени Т₁ (рис. 1, б) напряжение на конденсаторе достигнет значения образцового напряже­ния, получаемого от источника ИОН:

(1)

В этот момент сравнивающее устройство СУ включает формирующее устройство ФУ, вырабатывающее отрицатель­ный импульс обратной связи с постоянной площадью, рав­ной произведению U _{о. с.} T ₂. Этот импульс поступает через резистор R₂ на вход интегратора и разряжает конденса­тор С до нуля. Время разряда равно Т₂. Далее процесс по­вторяется с периодом Т_х = T ₁ + T ₂, или частотой f_x =1 / Т_х. Процесс разряда конденсатора можно записать так:

(2)

Приравняв результат интегрирования (2) напряжению из формулы (2), получаем

измеряемое напряжение

где коэффициент k = R ₁ T ₂U_{о. с.}/R₂— постоянная величина для данного вольтметра; частота f_x измеряется электронным счетчиком ЭСч1.

Погрешность преобразования напряжения в частоту определяется точностью номиналов и стабильностью сопро­тивлений резисторов R ₁и R ₂, нестабильностью образцо­вого напряжения и порога срабатывания сравнивающего устройства, а также возможным дрейфом нуля интегратора и нестабильностью площади импульсов обратной связи. Общая погрешность составляет в современных вольтметрах 0, 1 %.

Для увеличения помехоустойчивости импульсы частоты f_x пропускаются через электронный ключ ЭК в течение известного интервала времени Δ Т _обрзадаваемого генерато­ром образцового интервала времени ГОИВ. С помощью второго электронного счетчика ЭСч2 число прошедших импульсов N = f _xΔ Т _обр фиксируется и отображается на цифровом индикаторе в единицах напряжения U_x. Интер­вал Δ Т_обр выбирается равным периоду помехи Т _п , которая, усредняясь, ослабляется. Главным источником помехи явля­ется питающая сеть, поэтому Δ Т _обр = 20 мс.