Кодоимпульсные цифровые вольтметры

В кодоимпульсных (с поразрядным уравновешиванием) цифровых вольтметрах реализуется принцип компенсационного метода измерения напряжения. Структурная схема подобного вольтметра представлена на рисунке.

Измеряемое напряжение U'_x, полученное с входного устройства, сравнивается с компенсирующим напряжением U_K, 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 U_K напряжений проводят последовательно по командам управляющего устройства. Процесс сравнения показан на рис. 7.5. Управляющие импульсы U _у через определенные интервалы времени переключают сопротивления прецизионного делителя таким образом, что на его выходе последовательно возникают напряжения: 80, 40, 20, 10, 8, 4, 2, 1 В; одновременно к соответствующему выходу прецизионного делителя подключают устройство сравнения. Если U_K> U'_x, то с устройства сравнения поступает сигнал U_cp на отключение в делителе соответствующего звена, так, чтобы снять сигнал U_K. Если U_K< U'_X, то сигнал с устройства сравнения не поступает. После окончания процесса сравнения сигнал U_Kод положения ключей прецизионного делителя и является тем кодом, который считывают цифровым отсчетным устройством.

На рис. 7.5 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 называют 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; поэтому такой прибор обладает хорошими техническими характеристиками и используется как лабораторный. Первые цифровые приборы создавались по методу взвешивания, но сейчас более распространены приборы времяимпульсного типа.

Рис 7.5 Графики, поясняющие работу кодоимпульсного вольтметра