ЦВ встречаются в пределах каждого вида вольтметров, предназначенных для измерения напряжений переменного и импульсного тока (ВЗ, В4 и В7). Входной величиной АЦП является в данном случае напряжение переменного тока произвольной формы, изменяющееся в широком диапазоне частот, а выходной величиной — код. В то же время для преобразования измеряемого напряжения в цифровой код оно должно иметь форму, удобную для кодирования. Поэтому в ЦВ переменного тока необходимы, как правило, предварительные функциональные преобразования Ux_ в аналоговой части АЦП. Это могут быть преобразование Ux_ в Ux=, обработка мгновенных значений Uх_ и трансформация спектра Uх_ в область более низких частот.
Наиболее часто в ЦВ переменного тока применяются преобразователи Uх_ в Ux=. Во-первых, они относительно просты и работоспособны в широком диапазоне частот измеряемых Ux_, а во-вторых, вся остальная часть ЦВ представляет в таком случае ЦВ постоянного тока и позволяет унифицировать ЦВ постоянного и переменного тока, создавая на этой основе универсальные ЦВ и мультиметры. Преобразователи с обработкой мгновенных значений их„ находят применение только в диапазоне низких частот. Преобразователи с трансформацией спектра Ux_, наоборот, работоспособны на высоких частотах и в сочетании с преобразователем Ux_ в Ux= могут значительно расширять диапазон рабочих частот ЦВ.
Преобразователи Ux_/Ux= аналогичны детекторам аналоговых вольтметров, и в зависимости от типа преобразователя Ux= может быть пропорционально Umax, Uck или Ucв. Так как метрологические характеристики ЦВ постоянного тока значительно лучше, чем у аналоговых вольтметров, к преобразователям Ux_/Ux= предъявляются более высокие требования. Это касается точности и линейности преобразования, а также чувствительности, динамического и частотного диапазонов преобразователя. Собственно, характеристики преобразователей Ux_/Ux= зачастую определяют характеристики ЦВ переменного тока в целом. Особенно это относится к преобразователю Uсв. Oбычный детектор средне-выпрямленного значения хорошо работает при больших их„ и поэтому включается после усилителя переменного тока (см. рис. 3.14, б). В ЦВ переменного тока преобразователь Ux_/Ux= , наоборот, всегда включен на входе ЦВ и должен работать при малых Ux_. Поэтому преобразователи Uсв проектируют как активные одно- или двухполупериодные преобразователи с ООС.
По иному принципу могут проектироваться преобразователи амплитуды импульсов в импульсных ЦВ. Амплитуда импульсов может преобразовываться в пропорциональный интервал времени, который заполняется импульсами ГСчИ. Это преобразование осуществляется с помощью схемы, аналогичной пиковому детектору. Конденсатор С имеет небольшую емкость и успевает зарядиться до Umax за время действия импульса, а по окончании импульса разряжается через токостабилизирующий элемент по линейному закону. Если на счетчик не подавать импульсы сброса, будет обеспечена возможность измерения амплитуды одиночных импульсов.
Рассмотренные принципы построения ЦВ переменного тока приняты в настоящее время за основу при проектировании универсальных ЦВ. Измеряемая величина (электрическая или неэлектрическая) преобразуется в Ux= с последующим его измерением ЦВ постоянного тока. Аналоговая часть представляет собой набор преобразователей измеряемых величин в Ux=, коммутируемых на вход ЦВ постоянного тока в соответствующих режимах работы. Номенклатура преобразователей определяет эксплуатационные возможности приборов. Их подразделяют (весьма условно) на универсальные ЦВ и мультиметры. Как правило, универсальные ЦВ обеспечивают измерение Ux=, Ux_, Ix_,Iх=, Rx и имеют в аналоговой части преобразователи Ux_/Ux=, Ix_/Ux=, Ix=/Ux= и Rx/Ux=. В мультиметрах дополнительно могут быть преобразователи других электрических величин (емкости, индуктивности, частоты и пр.), а также неэлектрических величин (например, температуры). Охарактеризуем кратко преобразователи универсальных ЦВ.
Преобразователь Ix=/Ux= представляет собой набор образцовых резисторов (шунтов), один из которых (в зависимости от установленного предела измерений) подключается ко входу ЦВ. Измеряемый ток Ix= создает напряжение на резисторе, которое прямо или после предварительного усиления в УПТ подается на вход АЦП. Этот набор резисторов используется и при преобразовании Ix_, но напряжение с резистора подается на вход АЦП через преобразователь Ux_/Ux=. Преобразователи Rx/Ux= более разнообразны по числу схемных реализаций. При измерении больших Rx (больше 10 Ом) часто применяется стабилизированный источник постоянного тока, который создает на Rx напряжение, пропорциональное Rx. Может также применяться УПТ с ООС, осуществляемой через Rx. На вход такого усилителя подается образцовое постоянное напряжение Uэ, а выходное напряжение УПТ оказывается пропорциональным Uэ и Rx, т. е. при Uэ = const является мерой Rx. При измерении малых Rx можно использовать стабилизированный источник переменного тока в сочетании с усилителем переменного тока, усиливающим малые напряжения на Rx, и детектором
Поможем написать любую работу на аналогичную тему