ЦВ порязрядного уравновешивания

В литературе такие вольтметры получали также названия «ЦВ последовательного приближения», «кодо-импульсные ЦВ», «ЦВ сравнения и вычитания». Отличительной чертой этих вольтметров является то, что формирование компенсирующего напряжения происходит по жесткому алгоритму от старшего разряда к младшему. На рисунке 15.6 приведены структурная схема ЦВ (рисунок 15.6, а) и временная диаграмма процесса уравновешивания (рисунок 15.6, б). Для примера взят ЦВ с двумя десятичными разрядами, с пределом измерения 9,9 В, использующий цифровой код с весом 2-4-2-1.

Устройство управления осуществляет последовательный перебор ступеней компенсирующего напряжения сначала старшего разряда, а затем младшего. При этом, если вводимая ступень приводит к тому, что U_к становится больше U_x, т.е. U_x-U_к <0, то срабатывает сравнивающее устройство, которое воздействует на устройство управления, и данная ступень в следующем такте выключается. Если же U_x-U_к >0, то сигнал на выходе сравнивающего устройства не появится и вводимая ступень остается.

Работа ЦВ осуществляется по тактам.

Формирование компенсирующего напряжения производится ступенями сначала старшего разряда:

2 В, 4 В, 2 В, 1 В,

а затем младшего разряда:

0,2, 0,4 В, 0,2 В и 0,1 В.

Рассмотрим для примера процесс уравновешивания измеряемого напряжения, равного 7,3 В.

В первом такте устройством управления включается ступень компенсирующего напряжения, равная 2 В. Так как U_к<U_x, то данная ступень остается включенной. В следующем такте к 2 В добавляется ступень в 4 В. Компенсирующее напряжение становится равным 6 В. Данная ступень также остается включенной. В следующем такте к 6 В добавляется ступень в 2 В и компенсирующее напряжение становится равным 8 В. Разность U_x-U_к становится при этом отрицательной, и поэтому в следующем такте данная ступень выключается и одновременно включается следующая ступень в 1В. При этом U_к равно 7 В; разность U_x-U_к >0 и введенная ступень остается. Далее процесс продолжается по тому же принципу.

В 5-м такте к U_к=7 В добавляется ступень 0,2 В. Сумма всех ступеней становится равной 7,2 В. Затем включается ступень 0,4 В, и U_к при этом равно 7,6 В. Так как разность U_x-U_к становится отрицательной, то срабатывает сравнивающее устройство, которое посылает сигнал на устройство управления, и ступень 0,4 В отключается, в 6-м такте и одновременно включается ступень 0,2 В. Сумма всех ступеней U_к =7,4 В. Данная ступень в следующем 7-м такте отключается и одновременно включается ступень 0,1 В. При этом процесс уравновешивания заканчивается (см. таблицу 15.2).

Таблица 15.2

Номер такта уравновешивания	Вводимая ступень	Uк	Ux-Uк	Сигнал на выходе СУ
	2 В	2 В	>0
	4 В	6 В	>0
	2 В	8 В	<0
	Сброс 2 В и ввод 1 В	7 В	>0
	0,2 В	7,2 В	>0
	0,4 В	7,6 В	<0
	Сброс 0,4 В и ввод 0,2 В	7,4 В	<0
	Сброс 0,2 В и ввод 0,1 В	7,3 В	Ux=Uк	Процесс уравновешивания завершен

Сравним быстродействие ЦВ с порязрядным уравновешиванием и ЦВ с уравновешиванием единичными ступенями.

Если ЦВ содержит 4 десятичных разряда, то его пределу измерения будет соответствовать цифровое код значение 9999. Для формирования одного разряда требуется 4 такта. Таким образом общее количество тактов составляет:

р =4х4 такта=16 тактов. Независимо от значения U_x.

Это означает, что при прочих равных условиях выигрыш в быстродействии составит:

.

К преимуществам ЦВ поразрядного уравновешивания относятся:

– высокая точность;

– высокое быстродействие.

Недостаток: данные вольтметры не защищены от влияния помех, в силу чего их диапазон измерений уже, чем у интегрирующих цифровых вольтметров, что следует из сравнения единицы младшего разряда: 10 мкВ у первых и 0,1 мкВ у вторых.

Дата добавления: 2014-01-14