ма вольтметра
Структурна схема вольтметра наведена на малюнку 1, а графіки, що пояснюють роботу схеми на малюнку 2.
Малюнок 1 - структурна схема вольтметра з подвійним інтегруванням напруги.
На початку циклу пристрій управління виробляє прямокутний імпульс калиброванной тривалості Т 1, який подається на електронний перемикач. І за час Т 1 з вхідного пристрою через електронний перемикач на інтегратор подається вхідна напруга постійного струму. Починається перша такт інтегрування вгору, при якому вихідна напруга інтегратора зростає за лінійним законом:
;
де U вих - напруга на виході інтегратора, В; - опір, Ом; - ємність конденсатора, Ф; вх - вхідна напруга, В; - початковий момент інтегрування (момент появи фронту імпульсу Т 1); -кінцевий момент інтегрування.
Крутизна цієї напруги пропорційна вхідному напрузі Ux. У момент t 1 (малюнок 2), коли настало закінчення першого імпульсу, тригер зі стану «0» перекидається в стан «1», а електронний перемикач відключає вхідна напруга від інтегратора і до інтегратору підключається джерело опорної напруги.
Напруга на компараторе залишається рівним «1». І починається другий такт інтегрування вниз, тому джерело опорної напруги має протилежну полярність по відношенню до вимірюваному напрузі. Напруга на виході інтегратора лінійно убуває. І в момент t 2, коли напруга на виході інтегратора буде дорівнює «0», тоді компаратор переключиться зі стану «1» до стану «0». І в цей же момент тригер закриється, тобто на його виході буде стан «0» (малюнок 2) під час другого такту, коли тригер відкритий (малюнок 2.г), через нього проходять імпульси високої частоти (малюнок 2.е) на часовий селектор, тобто в тимчасовому селекторі імпульс, який приходить з тригера, заповнюється імпульсами високої частоти, що приходять з генератора тактової частоти. Ця кількість імпульсів пропорційно вимірюваному напрузі.
Початок наступного циклу задається фронтом імпульсу Т 1.
Т 1.
Малюнок 2 - Графіки, що пояснюють принцип роботи вольтметра
2. Розрахунок основних параметрів вольтметра
Напруга на виході інтегратора при інтегруванні «вгору» в довільний момент часу (початок відліку часу - момент появи фронту імпульсу тривалістю Т 1):
; (1)
де RC - постійна часу інтегратора; t - незалежна змінна величина (час).
Наприкінці інтервалу інтегрування напруга на виході інтегратора:
;
При інтегруванні вниз:
;
У момент з урахуванням (1) маємо:
; (2)
Так як процес інтегрування опорного напруги закінчується коли вихідна напруга інтегратора стає рівним нулю, то, поклавши у формулі (2), отримаємо:
(3)
перепишемо (3) у вигляді:
;
де tи час керуючого імпульсу. Т.к. ;
де Т час вимірювання і так як за умовою Т=0.1, то
;
;
З останньої формули висловимо час tx:
; ;
Нехай опорна напруга Uоп=1 В; Ux=0.1 В; тоді
с;
с;
Приймемо tu=0.1c і обчислимо частоту керуючого імпульсу за формулою:
Гц;
Тепер знайдемо частоту генератора рахункових імпульсів:
імп.
Виходячи з того, що Nx=1000000, частота рахункових імпульсів
Таким чином частота керуючих імпульсів 10 Гц, а рахункових 10000 кГц.
3. Схематика основних вузлів цифрового вольтметра
. 1 Вхідний дільник напруги
Необхідна напруга на вході підсилювача забезпечує вхідний дільник напруги, представлений на малюнку 3:
Малюнок 3 - Вхідний дільник напруги
Приймемо опір на вході дільника рівним 1 МОм. Тобто:
вх=R1 + R2 + R3 + R4;
=R1 + R2 + R3 + R4;
Розрахуємо номінали резисторів за формулою:
;
Отже, для межі 0-1 В формула буде виглядати наступним чином:
+ R3 + R4=100000 Ом.
Для межі 0-10 В:
+ R4=10000 Ом.
Для межі 0-100 В:
=1000 Ом.
Отже:
=10000 - 1000=9000 Ом.=100000 - R3 - R4;=90000 Ом. =1000000 - R2 - R3 - R4;=900000 Ом.
Необхідні резистори для дільника мають наступні номінали, з урахуванням стандартизованих зна...
