вертывающего преобразования, дальше происходит слежение и о за изменением Ux при помощи реверсивного счетчика, что приводит к необходимости введения дополнительного регистра для снятия результата в момент поступления импульса считывания. Преобразователи с КИМ обладают большим быстродействием и большой точностью.

ПНК нашли широкое применение в цифровых измерительных вольтметрах постоянного тока (ЦВ), которые наряду с ПНК содержат входное устройство (УВх) и устройство индикации (УИ) (рис. 6.15).

Входное устройство предназначено для приведения уровня и г к уровню ПНК- Оно представляет собой прецизионный делитель напряжения с буферным усилителем или усилитель сигналов низкого уровня. УИ предназначено для выдачи ре-п.1ьтатов измерения на цифровом табло для визуальной их

(НИ ики

kRxUx ff

Рис. 6.15. Структурная схема цифрового вольтметра постоянного тока

Рис 6.16 Измерение тока (а) и сопротивления (б)

При измерении напряжений переменного тока, сопротивления и тока, механических величин (перемещение, давление и др.) обычно используют первичные преобразователи, предназначенные для приведения измеряемой величины к нормированным значениям напряжения постоянного тока. На рис. 6.16 приведены простейшие схемы первичных преобразователей для измерения токов {а) и сопротивления {б). Напряжение переменного тока также можно измерять при помощи преобразователя (рис. 6.17).

Статическая точность ПНК характеризуется погрешностью квантования и инструментальной погрешностью. Погрешность квантования Д„-мето- „ ,-7 тд

„„ , Рис о 17. Измерение напряжения

Дическая погрешность, обуслов- переменного тока

ленная квантованием аналоговой величины А по уровню с конечной ступенью квантования с/

К = А-Щ,

где М - числовой эквивалент аналоювой величины

Ступенью квантования определяется потенциальная разрешающая способность R преобразователя по уровню, которая указывает на возможность различения наименьшего приращения входной величины А.

Погрешность кв&нгования находится в пределах диапазона (1±~ а к как входная величина А носит случайный характер. Для удобства сопоставления различных составляющих погрешности их обычно отсчитывают в единицах младшего разряда (ЕМР).

При этом

ЕМР = q = R, 1Д„ < ±0,5ЕМР

Инструментальная погрешность - аппаратурная погрешность, состоящая из погрешности настройки, временной нестабильности и температурной погрешности.

Погрешность временной нестабильности выражается в числовых значениях погрешности за некоторый промежуток времени эксплуатации преобразователя. Если погрешность преобразователя находится в пределах допуска определенный промежуток времени, то это время называют временем безподстроечной работы.

Температурная погрешность - дополнительная погрешность. Она выражается в долях основной погрешности в интервале рабочих температур.

Инструментальная погрешность проявляется в виде смещения нуля, изменения коэффициента передачи, нелинейности передаточной характеристики преобразования. Смещение нуля указывает на параллельный сдвиг передаточной характеристики (ПХ) реального преобразователя от идеальной (усредненной) ПХ (кривая 2, рис. 6.18). Изменение коэффициента передачи преобразователя вызывает отклонение крутизны ПХ от идеальной (кривая 3, рис. 6.18). Наличие нелинейности приводит к неравномерному изменению выходного кода при равномерном изменении входной величины (кривая 4, рис. 6.18), В случаях уменьшения выходного кода при увеличении входной величины нелинейность называют немонотонностью (кривая 5, рис. 6.18).

К основным временным параметрам преобразователя, характеризующим его динамическую погрешность, относят частоту дискретизации (преобразования) и время преобразования.

Рис.6.18. Реальные передаточные характеристики:

/ - идеальная передаточная характеристика,

2 - сдвиг ПХ за счет смеп1еиия,

3 - изменение крутизны ПХ за счет изменения коэффициента передачи,

4 - изменение ПХ за счет не шнейности,

5 - изменение ПХ за счет гемонотпнчости

Частота дискретизации - частота, с которой происходит образование выборочных преобразуемых значений сигнала. Она и определяет требования к быстродействию преобразователя.

Время преобразования (от момента запуска до получения кода) определяет максимально достижимую частоту дискретизации, В некоторых случаях учитывают и погрешность коэффициента передачи, которая равна погрешности выборочных значений при работе с изменяющимися во времени сигналами (обычно определяется для входного синусоидального сигнала),

6.3. Аналоговые узлы

ЦА- и АЦ-преобразователей

Аналоговые узлы измерительных преобразователей осуществляют операции над аналоговыми сигналами. Они выполняют следующие функции: усиления, формирования, коммутации сигнала, математических операций над аналоговыми сигналами.

Коммутация сигналов применяется при переключении поддиапазонов преобразуемого напряжения (тока) в формирователях развертывающего напряжения АЦП, в аналоговых коммутаторах многоканальных преобразователей, в ЦАП.

В качестве элементной базы коммутирующих узлов наряду с биполярными и полевыми транзисторами применяются коммутирующие элементы в интегральном исполнении. На рис. 6.19 приведены схемы аналоговых ключей. В схеме (рис. 6.19, а), представляющей собой быстродействующий токовый ключ, разрядный ток /„ формируется источником тока Т\. Его значение определяется значениями t/,, напряжением (/g3 транзистора Т\ и падением напряжения на токоза-дающем резисторе цепи эмиттера. При подаче на вход ключа