Цифрові вольтметри АЦП з часоімпульсним перетворенням

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Реферат

На тему:

«Цифрові вольтметри»

Виконав: студент факультету

Енергетики і Автоматики,

групи ЕЕТС – 1101, Дубицький А. В.

Перевірив: Проф. Резніченко Т. П.

Київ – 2013

Зміст

Вступ. 2

Цифрові вольтметри АЦП з часоімпульсним перетворенням. 3

Цифрові вольтметри з часовоімпусним перетворенням на основі генератора ступенево-змінної напруги. 7

Цифрові вольтметри подвійного інтегрування. 9

Цифрові вольтметри з частотним перетворенням сигналу. 11

Принцип побудови вимірювальних ПНЧ. 13

Цифрові вольтметри порозрядного кодування. 16

Література: 19

Вступ

Сучасні цифрові вольтметри мають декілька переваг по відношенню до аналогових (електричних) вольтметрів:

- На 2-3 порядки збільшена точність вимірювань (для аналогових відносна похибка складає , для цифрових - );

- Зручність відліку;

- Можливість автоматичного вводу результатів вимірювань, обчислювальний комплекс з відповідною обробкою результатів для зменшення похибки кінцевого результату.

Особливістю цифрових вольтметрів є побудова аналогоцифрового перетворювача (дивись попередню схему).

Як правило на вхід АЦП поступає стала напруга, яка є результатом перетворення вхідної змінної напруги в дійсне значення.

Існує три базові методи перетворення.

Порівняння

Критерії	ЦВ	ЦВ	ЦВ
Точність	- / +	+	- / +
Швидкодія	“-”	+ / -	+ +!
Вартість	“+”	“-”	“-”

~90%

Цифрові вольтметри АЦП з часоімпульсним перетворенням

Принцип дії на часовій діаграмі:

В принципі такого перетворювача полягає відтворені напруги рівня Ux інтервалом часу  (вихід тригера, діаграма U6). Функція перетворення буде лінійною за умови сталого  на всіх станах перетворення абсолютної лінійності генератора, точності фіксації момента рівності напруг Uлін = Uх (точності роботи компаратора).

Аналого-цифрова стадія перетворення забезпечується елементом та в даному випадку є синхронним. Ця функція перетворення є лінійною при умові високої стабільності частоти планування.

Таким чином загальне перетворення є також лінійним при умові виконання названих вище обмежень.

Розглянемо похибки аналогової стадії перетворення. Аналіз процесів перетворення веде до виділення трьох складових:

1) Похибка, викликана нелінійністю порівнюваної напруги.

Коефіцієнт нелінійності визначається шляхом визначення похідних в кінці та на початку часу перетворення (визначається в %).

Для зменшення похибки нелінійності необхідно збільшити крутизну лінійно-змінної напруги, але це призводить до зменшення чутливості.

2) Похибка флуктуації моменту порівняння:

наявність шумів як у напрузі Ux так і у напрузі лінійного перетворення не дозволяє точно зафіксувати момент рівності, цей момент флуктує.

Аналіз цієї формули вказує, що зменшити похибку флуктуації можна шляхом зменшення Uм і підвищення крутизни лінійно змінної напруги.

3)  затримки компаратора.

Рис

Ця похибка є систематичною але залежить від температури. Величина цієї похибки буде зменшуватись при збільшенні крутизни лінійно-подібної напруги.

Радикальним шляхом зменшення похибки являється застосування ступенево-змінної напруги.

Складові похибок аналого-цифрової стадії час-код

Сумарна дія похибок і визначаються значеннями , , яка розрахована за правилом згортки.

Максимальне абсолютне значення похибки квантування дорівнює 1 найменшого розряду.

Відносне значення похибки:

Похибка аналого-цифрового перетворення визначається похибкою квантування, яка визначається:

,

де

Зменшення похибки можна отримати збільшенням частоти квантування:

генератор з магнітострикційними елементами.

Генератор з п’єзоелектричною системою.

Визначальною похибкою аналого-цифрового перетворення являється похибка квантування, яка буде зменшуватись шляхом підвищення частоти квантування.

Дата добавления: 2015-08-10