Цифровой вольтметр с кодо-импульсным преобразованием: структурная схема, принцип действия.

В ЦВ с кодоимпульсным преобразованием происходит последовательное сравнение значений измеряемой величины с рядом дискретных значений известной величины, изменяющейся по определенному закону. Цифровой вольтметр с кодоимпульсным преобразованием называют еще вольтметром поразрядного кодирования.

В кодоимпульсных цифровых вольтметрах (в вольтметрах с поразрядным уравновешиванием) реализуется принцип компенсационного метода измере­ния напряжения. Упрощенная структурная схема такого вольтметра пред­ставлена на рис. 8.12.

Измеряемое напряжение U‘x, полученное с входного устройства, сравнивается, с компенсирующим напряжением Uк вырабатываемым прецизионным делителем и источником опорного напряжения. Компенсирующее напряже­ние имеет несколько уровней, квантованных в соответствии с двоично-десятичной системой счисления. Например, двухразрядный цифровой вольт­метр, предназначенный для измерения напряжений до 100 В, может включать следующие уровни напряжений: 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2, 1 В.

Сравнение, измеряемого U‘x и компенсирующего Uк напряжений произво­дится последовательно по командам управляющего устройства. Процесс сравнения напряжений показан на рис. 8.13. Управляющие импульсыUy че­рез определенные интервалы времени переключают сопротивления прецизи­ онного делителя таким образом, что на выходе делителя последовательно возникают значения напряжения: 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2, 1 В; одновременно к соответствующему выходу прецизионного делителя подключается устрой­ство сравнения.

Если Uк > U'x, то с устройства сравнения поступает сигнал Uср на отклю­чение в делителе соответствующего звена, так, чтобы снять сигнал Uк. Если Uк < U'х, 'то сигнал с устройства сравнения не поступает. После окончания процесса сравнения полученный сигнал Uкод положения ключей прецизион-ного делителя и является тем кодом, который считывается цифровым отсчет-ным устройством.

8.12. Упрощенная структурная схема кодоимпульсного вольтметра

На рис. 8.13 для наглядности показан процесс кодирования аналогового напряжения с амплитудой 63 В, из которого видно, что код, соответствующий этому сигналу, будет 01100011.

Процесс измерения напряжения в кодоимпульсном приборе напоминает взвешивание на весах, поэтому приборы иногда зазывают поразрядно-уравновешивающими. Точность кодоимпульсного прибора зависит от ста­бильности опорного напряжения, точности изготовления делителя, порога срабатывания сравнивающего устройства.

Для создания нормальной помехозащищенности (60…70 дБ) на входе приборов ставится помехоподавляющий фильтр. В целом такой цифровой прибор обладает хорошими техническими характеристиками и используется как лабораторный. Первые цифровые приборы создавались по методу взве­шивания, но сейчас более широкое распространение получили приборы вре-мяимпульсного типа.

ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ ПОРАЗРЯДНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ (метод взвешивания).
Сущность метода взвешивания заключается в последовательном сравнении измеряемого значения напряжения с рядом образцовых напряжений, размеры которых различаются по определенному закону, например по закону последовательного расположения разрядов в двоичной системе счисления.

Любое число N можно представить в виде

где m — основание системы счисления; a _i — разрядный коэффициент; i — номер разряда; n — количество разрядов числа N.

Для формальной записи числа используют только разрядные коэффициенты, т.е.

N → a _n-1 a _n-2... a _n-k... a ₁ a ₀

Число N определено, если определены все разрядные коэффициенты a _i. Эта задача при измерении напряжений и решается методом взвешивания.

Известно несколько вариантов осуществления метода взвешивания.