I'iic. 8-14. Сегментный (а) и газо- Рис. 8-15. Эквивалентная

разрядный (б) знаковые индикаторы схема электронного ключа

лампы заполняют неоном Приложение соответствующего напря­жения между анодом и катодом вызывает вокруг катода яркое оранжевое свечение, имеющее форму определенного знака. Чис­ло ламп должно соответствовать числу десятичных разрядов «нечетного устройства.

Находят применение также другие типы знаковых индика- горов.

Ключи и логические элементы. Ключи — устройства, выпол­няющие функции выключателей и переключателей. Различают ключи логические (цифровые) и измерительные (аналоговые). 11срвые предназначаются для коммутации цепей прохождения сигналов, имеющих всего два различимых уровня. Измеритель­ные ключи предназначены для коммутации цепей прохождения сигналов, уровень которых может изменяться непрерывно для передачи непрерывных величин. В качестве ключей, управляемых >лектрическими сигналами, применяют электрические реле, а также электронные ключи, выполняемые с использованием пподов, транзисторов и других элементов электронных схем.

Ключи электромеханические обладают лучшими коммутаци­онными характеристиками, чем электронные ключи. Однако элек- I [юмеханические ключи значительно более инерционны и менее надежны, чем электронные.

Как показали исследования, эквивалентная схема электрон­ного (транзисторного) ключа может быть представлена так, как показано на рис. 8-15 Она состоит из «идеального» переключате­ли В, генератора напряжения с ЭДС Е и внутренним сопротивле­нием R₃ и генератора тока I с параллельно включенным резисто­ром сопротивлением R_p. Нижнее положение контакта переключа- I ел я соответствует замкнутому состоянию транзисторного ключа, верхнее — разомкнутому состоянию. Параметры Е, /, 7?₃, 7?_р но- сит название остаточных параметров ключа.

Таким образом, эти ключи влияют на режим коммутируемой цепи и вносят погрешность, зачастую ограничивающую повыше­ние точности ЦИУ. Чтобы погрешность, вносимая ключами, была в допускаемых пределах, остаточные параметры измерительных ключей не должны превышать допустимых значений. Требования к остаточным параметрам логических ключей всегда значительно ниже.

В ЦИУ широко применяют логические элементы, реализу­ющие логические функции. Входными и выходными величинами этих элементов являются переменные, принимающие только два значения — 1 и 0. Рассмотрим основные логические элементы, дающие возможность путем их соединения реализовать любую логическую функцию.

Логический элемент ИЛИ, реализующий функцию логическо­го сложения, имеет несколько входов (*■, х₂, ..., х_п) и один выход (у). Переменная у принимает значение «1», если хотя бы одна из входных переменных (xi, х₂, ..., х_п) принимает значение 1. Пе­ременная у принимает значение 0, если все входные переменные равны 0.

Логический элемент И, реализующий функцию логического

умножения, также имеет несколько входов х₂ х_п) и один

выход (у). Переменная у принимает значение 1, если все перемен­ные (xi, х₂, ..., х_п) имеют значение 1 Переменная у равна 0, если хотя бы одна из переменных (xi, х₂, ..., х„) равна 0.

Логический элемент НЕ, реализующий функцию логического отрицания, служит для инвертирования значений переменной. Если на входе х равно 1, то на выходе у принимает значение 0; если х равно 0, то у равно 1

Элемент И носит название схемы совпадения и может приме­няться как логический ключ, один из входных сигналов которого служит управляющим. Логические элементы выполняют как иа дискретных элементах (диодах, транзисторах, резисторах), так и в виде интегральных микросхем.

Дешифраторы (ДШ). Это устройства для преобразования параллельных кодов одного вида в параллельные коды другого вида. В ЦИУ применяют дешифраторы, главным образом, для преобразования двоично-десятичных и тетрадно-десятичных ко­дов в параллельный код, предназначенный для управления знако­выми индикаторами. Известны несколько типов дешифраторов для преобразования двоичного кода в единичный позиционный.

В качестве примера рассмотрим дешифратор для преобразо­вания двоичного кода (в пределах одного десятичного разряда) в единичный позиционный код для управления знаковым индика­тором одного десятичного разряда.

Дешифратор (рис. 8-16) выполнен на логических элементах И. На вход устройства подается двоичный код (х\ х-, х?, х₄) и его

инверсное значение (х, снимаемое с пересчетного

устройства (7г, — 7г₄).

з/П -0а¹,

<£>J

-GhJ

"И Г

I

Уо\_ I

УП_ " I Уг " I Уз\__ I

Ji L

I

JsJ_ I

У el Ifrl J81 J/s[_

I '

ГДШ

Ио_

И

1ь

из

I

X,

^х2 ^х3

X, х₂

х₃ х₄

чэч

Тг,

,г_г

-<2>х|

Рис. 8-16. Дешифратор

В исходном состоянии входные сигналы дешифратора xi = О, Лл> = 0, Хз = 0, X4 = 0, х₂= 1, х₃= 1, х_А = 1. При этом толь­

ко па элементе совпадения И_в все входные сигналы равны 1. Сле­довательно, уо= 1. На всех остальных элементах (Яi — Ид) хотя Obi один входной сигнал для каждого элемента равен 0, т. е на выходах уI — уд сигналы равны 0.

При поступлении первого импульса на вход Тг\, т. е. при изме­нении двоичного кода на единицу, условие совпадения единиц на нчоде получается для элемента Иi, что дает уi = l. При подаче второго импульса совпадение единиц имеет место для И₂, что дает ,/.. = 1 и т. д. Таким образом, каждый очередной импульс изменяет щачение единичного позиционного кода на единицу и, соответ­ственно, изменяется на одну единицу показание знакового инди­катора ЗИ.

При многоразрядном отсчетном устройстве каждый разряд должен включать в себя дешифратор.

Сравнивающие устройства (СУ). Эти устройства предназна­чены для сравнения двух величин: х\ (например, известной) и х₂ (неизвестной), и формирования выходного сигнала у, у\, у₂ в за­висимости от результатов сравнения (рис. 8-17, а и б).

а)

х_г

ТТ

У) I 'й

Xi

5)

У
1	Хср
1	XI
Xf=X2

У?

О

Рис. 8-18. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы па­раллельного дискретного делите­ля напряжения

В ЦИУ применяют сравнивающие устройства, фиксирующие следующие соотношения между xi и

1. при х\<х₂ сигнал на выходе у=у'\ при Х\~^Хг сигнал на выходе у—у"',

2. при Х\<Х2 сигнал на первом выходе у\=у'\ при х\>х₂ сигнал на втором выходе «/2 = г/г; при х\ = х₂ имеем г/|=г/г = 0.

Практически выходной сигнал реальных СУ изменяет свое значение не в момент, когда х\=х₂, а при некоторой разности х\—Х2=Х_СР, называемой порогом чувствительности или порогом срабатывания СУ. Поэтому обычно характеристики СУ для пер­вого режима имеют вид, показанный на рис. 8-17, в, для второго режима — на рис. 8-17, г.

Важными характеристиками СУ являются входное сопротив­ление и быстродействие, которые зачастую определяют входное сопротивление и быстродействие ЦИУ.

Сравнивающие устройства выполняют обычно с применением элементов электроники. Они содержат усилители и пороговые устройства типа триггеров, которые изменяют скачком свое со­стояние, например, в момент равенства xi и х₂-

Частный случай сравнивающих устройств — нуль-орган, ко­торый фиксирует момент равенства нулю входного сигнала.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Они предна­значены для преобразования кода в квантованную величину (на­пряжение, сопротивление и т. д.).

Для преобразования кода в напряжение используют дис­кретные делители напряжения последовательного и параллель­ного типа.

Рис. 8-17. Сравнивающие устрой­ства и их характеристики преоб­разования

В настоящее время в ЦИУ широко применяют параллельный

цискретный делитель напряжения, приведенный на рис. 8-18, а, | де R| — R_n — весовые резисторы, значения сопротивлений кото- рих выбирают в соответствии с принятым кодом; Вi — В„ — переключатели; Е — напряжение питания делителя; U — выход­ное напряжение делителя.

На рис. 8-18, б представлена эквивалентная схема этого дели­теля для случая, когда часть весовых резисторов включена на шину В. В эквивалентной схеме g_A._B — суммарная проводимость резисторов, включенных на шину В\ g_A__c — суммарная проводи­мость резисторов, включенных на шину С. Выходное напряжение

., „ 8_А-В _ ВА-В Е у t, ^I

ll = E — =Е =— > к,—,

ёа-В+ВА-С § ^Ri

п

где g = gA fl + g/i с— / ~ъ суммарная проводимость резисто-

ров R1 — R_n\ ki — коэффициент, равный 1 или 0 в зависимости от того, включен резистор R, на шину В или нет.

Таким образом, при £ = const и g = const выходное напряже­ние пропорционально суммарной проводимости резисторов, нключенных на шину В. Переключение весовых резисторов осу­ществляется с помощью электронных ключей или контактов реле, управляемых электрическими сигналами в зависимости от пре­образуемого кода.

Для преобразования кода в сопротивление используют дис­кретные регулируемые резисторы. Такие преобразователи приме­няют в автоматических цифровых равновесных мостах.

Н-4. ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СЧЕТА

IЦ1У С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ I* КОД ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Хронометры (приборы для измерения интервала времени). Временной интервал t_x может быть измерен путем подсчета числа квантующих импульсов стабильной частоты fo=l/'7o, прошед­ших на счетчик импульсов (пересчетное устройство ПУ с отсчет - пым устройством ОУ) за время t_x.

Упрощенная структурная схема ¹ ЦИУ временного интерва­ла t_x, ограниченного старт- и стоп-импульсами, показана на рис. 8-19.

Рис. 8-19. Прибор для измерения интервала времени

Цикл преобразования начинается с установки нуля, т. е. уста­новки пересчетного устройства ПУ и отсчетиого устройства ОУ в исходное состояние. При этом одновременно импульсом «Уста­новка нуля» устанавливаются в исходное состояние все элемен­ты, которые могут иметь неоднозначные состояния (например, триггер Тг). Такая операция выполняется во всех рассматрива­емых ниже ЦИУ циклического действия.

При поступлении старт-импульса триггер Тг опрокидывается и своим выходным сигналом открывает ключ К (схему совпаде­ния). Импульсы от генератора импульсов стабильной частоты ГИСЧ начинают поступать на вход ПУ. В момент окончания интервала t_x стоп-импульс возвращает триггер в исходное состоя­ние, ключ К закрывается и на ОУ фиксируется (без учета по­грешностей) число N=t_x/To=t_xfo.

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность кван­тования, зависящая от соотношения Т₀ и t_x (чем меньше отноше­ние To/t_x, тем меньше погрешность квантования); 2) погрешность реализации, зависящая от нестабильности частоты f₀; 3) погреш­ность, обусловленная неточностью передачи временного интерва­ла на ключ.

В качестве примера укажем выпускаемый промышленностью щитовой миллисекундомер типа Ф209 для измерения времени срабатывания реле. Диапазон измеряемых интервалов времени 1 — Ю⁴ мс; основная погрешность (в процентах) +[0,005 + + 0,005 (t_K/t_x- 1)].

Рассмотренная структурная схема лежит в основе некоторых ЦИУ и в том числе приборов, предназначенных для измерения фазы, частоты, напряжения.

Фазометры. Угол фазового сдвига (р* между напряжениями (J_x| и U_x2 легко преобразуется во временной интервал t_x. Поэтому схема фазометра отличается от схемы ЦИУ для измерения интер­вала времени формирователями Ф_t и Фг, формирующими старт- и стоп-импульсы в моменты перехода кривых напряжений U_x\ и U_X2 через нуль, и блоком выделения временного интервала

1'мс. 8-20. Схема (а) и диаграммы напряжений (б) блока выделения временного интервала

НВВИ (рис. 8-20, я), который из серии импульсов выделяет толь­ко два импульса. Временной интервал t_x между этими импульса­ми (рис. 8-20, б) измеряется. Показание прибора

N = t_x/T₀=tJ₀=<р_х TJ ₀/ (2л) = ср,/₀/ (2 nfx) •

|де T_x=l/fx—период изменения напряжений U_x\ и U_x2.

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность кван­тования, зависящая от соотношения f_x и /₀; 2) погрешность реа­лизации, определяемая нестабильностью /о; 3) погрешность, за­висящая от точности формирования и передачи временного ин­тервала t_x.

Недостатком этого фазометра является то, что для определе­ния фазы требуется знание /₍.

11рименяют также фазометры с усреднением измеряемых вре­менных интервалов (рис. 8-21), свободные от указанного недо­статка. В этом приборе отсутствует блок БВВИ, но имеется вто­рой ключ К2, управляемый формирователем импульса заданной длительности ФИЗД, выдающий управляющий импульс длитель­ностью t„„ = kTo. За время <„„ (рис. 8-21, б) на вход ПУ проходит 1>т/Т_х пачек квантующих импульсов частотой f₀. В каждой пачке 1_х/То импульсов. Следовательно, отсчетное устройство ОУ зафик­сирует число

N=t_xt_uJ(T₀T_x)=<e_xk/(2n).

В)

Jk'	. Л
/ N \Ыг'	1	fSb (1 titi	t
и" г" Чс/'Чг	1 1 1		t
	J*L

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность кван­тования интервала t_x квантующими импульсами частотой /₀; 2) погрешность квантования интервала t_KH пачками импульсов длительностью Т_х\ 3) погрешность от неточности формирования и передачи временных интервалов t_x и /„„. Одним из наиболее точных отечественных цифровых фазометров является прибор Ф5126 с диапазоном измерения 0—359° при допускаемой основ­ной погрешности ±0,3° и частотным диапазоном 1 —150 МГц.

Рис. 8-21. Схема (а) и диаграммы напряжений (б) фазометра с усредне­нием временных интервалов

Периодомеры. Этот прибор отличается от ЦИУ для измерения временных интервалов наличием блока выделения временного интервала, выдающего старт- и стоп-импульсы через интервал t_x=nT_x, где Т_х — период измеряемого напряжения U_x\ л= 1, 2, 3, ...— целое число. Показание отсчетного устройства

N=t_x/T₀=T_xn/T₀ = nf₀/f_x.

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность кван­тования, зависящая от соотношения f_x и /о; 2) погрешность реа­лизации, вызываемая нестабильность /о; 3) погрешность, обус­ловленная неточностью формирования и передачи интервала t_x. \j Время-импульсные вольтметры. В этих вольтметрах (рис. 8-22, я и б) измеряемое напряжение U_x предварительно преобразуется во временной интервал t_x путем сравнения U_х с линейно-изменя­ющимся напряжением U_K- о)

i'iic. 8-22. Схема (а) и диаграммы напряже­ний (б) время-импульсиого вольтметра

При запуске прибора старт-импульсом в момент t\ срабатыва­ет триггер Тг, который открывает ключ К и запускает генератор линейно-изменяющегося напряжения ГЛИН. Напряжение t/_K на выходе генератора ГЛИН начинает изменяться по линейному in кону, и на вход ПУ подаются квантующие импульсы. В момент при U_K=U_X сравнивающее устройство СУ стоп-импульсом через триггер и ключ прекращает подачу импульсов в ПУ. Таким образом, за время t_x = h — t\ = U_x/k (где к — коэффициент, ха­рактеризующий скорость изменения напряжения С/к) на вход ПУ пройдет число импульсов

N = tJT₀=UJ₀/k.

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность кван- ювания, зависящая от t_x/T₀\ 2) погрешность реализации от не- t табильности /₀; 3) погрешность от наличия порога срабатывания СУ', 4) погрешность от нелинейтуэсти и нестабильности кривой линейно-изменяющегося напряжения, т. е. от непостоянства к\ >га составляющая практически определяет точность этих вольт­метров.

В настоящее время у время-импульсных ЦИУ погрешность | ннжена до ±0,05 %. Показания этих ЦИУ определяются мгно­венным размером входного сигнала, а поэтому эти ЦИУ чувстви­тельны к помехам.

Интегрирующие вольтметры (двухтактные). В этих приборах I меряемое напряжение U_х сначала интегрируется за определен­ное время t_m, т. е. преобразуется в пропорциональное напряже-

Рис. 8-23. Диаграмма напряжений (а) и схема (б) интегрирующего двух­тактного вольтметра

ние на выходе интегратора U_KH (см. рис. 8-23, а). Затем на втором шаге напряжение U„„ преобразуется в пропорциональный вре­менной интервал t_x путем возврата интегратора в исходное состо­яние с постоянной скоростью.

Структурная схема прибора дана на рис. 8-23, б. Прибор содержит интегратор Ин — устройство, выходное напряжение U_ин которого пропорционально интегралу по времени от входного напряжения. В исходном состоянии ключи К, К\, К2 закрыты (К\ и К.-2— аналоговые ключи).

Цикл измерения начинается с команды «Пуск» в момент времени t\, при этом узел управления У У опрокидывает триггер

Тг\ и тем самым открывает ключ К\. Напряжение на выходе ин-

t

тегратора Ин начинает возрастать по закону U_vv = k ^ U_x dt. Че-

о

рез интервал времени t_m (в момент /г), когда напряжение U_KK =

'„„

— k ^ U_xdt, узел УУ через триггеры Тг\ и Тг?, соответственно,

о

закроет Кi и откроет К₂- При этом на вход Ин вместо U_x прикла­дывается напряжение — Uо. Одновременно в момент t₂ узел УУ через триггер Тгз открывает ключ К и на вход пересчетного ус­тройства ПУ начинают поступать импульсы с частотой f₀. В мо­мент /₃, когда U_K„= (Уоп = 0, сравнивающее устройство СУ закры­вает К₂ (через триггер Тг₂) и К (через Тгъ) и прекращает поступ­ление импульсов на ПУ.

Время t_x поступления импульсов на вход ПУ определяется из условия

'„„ 'х

U_HH=k \ и_xdt = k\ U₀dt

о о

или

/

ИИ

к 5 U_xdt = kt_KHU_xcp=kt_xU₀.

о

Отсюда

/,= $ U_xdt/Uo=U_xcpt_m/Uo, о

где U_x с_Р — среднее за время f„_H значение входного напряжения.

Таким образом число импульсов, зафиксированных отсчет- пым устройством ОУ за время t_x,

N = t_x/T₀=U_xcpt_m/(UoTo).

Интегрирующие вольтметры в настоящее время широко при­меняются. Одна из причин этого — повышенная устойчивость к помехам переменного тока. Действительно, если на сигнал измерительной информации накладывается синусоидальная по­меха U_n частотой /п, то при t„„ = n/f„ (n= 1, 2, 3,...) влияние поме­хи на результат измерения исключается. Это объясняется равен-

ством нулю интеграла jj U_ndt. Обычно t_KK выбирают с учетом

влияния помех частотой, кратной 50 (50, 100 Гц и т.д.). Составляющие погрешности прибора:

1) погрешность квантования интервала t_x квантующими импульсами; 2) погрешность от наличия порога чувствительно­сти СУ; 3) погрешность от нестабильности То, t_KK и f/₀; 4) по­грешность от влияния остаточных параметров аналоговых клю­чей К\ и Ki-

Влияние То и

^ин исключается, если выполнять условия /ин— сТо, где с = const. Это осуществляется путем формирования временного интервала t_KK с помощью импульсов генератора ГИСЧ.

У вольтметров такого типа погрешность снижена до t0,005 %.

Достоинство интегрирующих вольтметров заключается в по­вышенной помехоустойчивости. Принцип действия обеспечивает интегрирующим вольтметрам коэффициент подавления помех нормального вида примерно 40 дБ при отклонении частоты поме­хи от номинальной на + 1 %. Коэффициент подавления доведен до 170 дБ — для помех общего вида постоянного тока и до 120 дБ — для помех частотой 50 Гц. Интегрирующие вольтметры делают, как правило, многопредельными с (3—7)-значным циф­ровым отсчетным устройством. Эти вольтметры являются наибо­лее чувствительными. Известны интегрирующие вольтметры, у которых одна единица младшего разряда отсчетного устройства соответствует 0,1 мкВ. Недостаток интегрирующего вольтмет­ра — сравнительная сложность.

Промышленность выпускает несколько типов интегрирующих вольтметров постоянного тока, например Щ1516, Щ48000, Ф214 и др.

Вольтметры амплитуды импульсов. Принцип действия этих приборов заключается в том, что амплитуда импульса преобразу­ется во временной интервал, который измеряется. Для этого используется заряд конденсатора через диод, в результате чего напряжение на конденсаторе становится равным амплитуде им­пульса. Разряжается конденсатор через токостабилизирующую цепь по линейному закону. При этом время разряда оказывается пропорциональным амплитуде. Погрешность таких приборов не менее 1—5 %.

ЦИУ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ В КОД ЧАСТОТЫ

Частотомеры. Принцип действия прибора (рис. 8-24) основан на подсчете импульсов частотой f_x за интервал времени t_HK Гене­ратор импульса заданной длительности ГИЗД через триггер Тг открывает ключ К на время t_m. За это время импульсы частотой fx, сформированные формирователем Ф, пройдут на вход пере­счетного устройства ПУ в количестве N—t_m/T_x=t_mf_x.

Составляющие погрешности прибора:

1. погрешность квантования, зависящая от T_x/t_m\

2. погрешность от неточности формирования /„„.

Промышленность выпускает различные типы частотомеров.

В качестве примера укажем характеристики частотомера-хроно­метра типа Ф5041, предназначенного для измерения частоты электрических колебаний от 0,1 Гц до 10 МГц, периодов в диа­пазоне частот от 0,1 Гц до 1 МГц, длительности электрических импульсов от 1 мкс до 1 с, интервалов времени от 10 мкс до 10⁴ с, отношения частот от 1:1 до 10⁶:1, для счета электрических импуль­сов. Погрешность измерения частоты 6= ±[б₀+ 1/(Whh)] 100, где 6о= Ю^-7 - нестабильность частоты ГИСЧ за 10 дней, с по­мощью которого формируется t_m.

Интегрирующие вольтметры (частотные). В этих приборах измеряемое напряжение U_х предварительно преобразуется в час­тоту импульсов fx — kUх, где к — коэффициент преобразования. Затем эта частота измеряется по схеме рис. 8-24.

Рис. 8-24. Схема частотомера

В общем случае показания интегрирующего частотного вольт­метра

'ин 'нн

w = $ i_xdt=\ kU_xdt=kt_KKU_xcp.

о о

Показания прибора пропорциональны среднему за время Гин шачению U_x. Если t_KK кратно периоду помехи Т„, то действие помехи исключается.

Помимо погрешностей, характерных для измерителя частоты, ному прибору присуща еще погрешность от нестабильности ко­эффициента преобразования k и погрешность от влияния перио­дической помехи при нарушении кратности 7',, и /„„.

Недостаток этих приборов заключается в их сравнительной сложности. В настоящее время в таких приборах погрешность может быть снижена до ±0,01 %.

Помимо рассмотренных интегрирующих вольтметров, извест­ии так называемые интегропотенциометрические вольтметры по- 1 гоянного тока, в которых измерение производится за два цикла, причем второй цикл служит для коррекции результатов измере­ния первого цикла. Это позволяет за счет усложнения прибора получить более высокую точность (погрешность ±0,001 %).

Промышленностью выпускается интегропотеициометриче- гкнй вольтметр постоянного тока типа Щ1611 с верхними преде- л.1 мн измерения 0,1, 1, 10, 100, 1000 В. Основная погрешность диапазоне 0—1,0 В составляет ±[0,0025 + 0,001 (U_K/U„— 1)] (на остальных диапазонах выше); время преобразования 1,8 с; число знаков отсчета 6; входное сопротивление Ю¹⁰ Ом (10⁷ Ом на диапазонах 0—100 и 0—1000 В). Входной ток не более 10 ^ш А на всех диапазонах. Коэффициент подавления помех нормального вида составляет 70 дБ, общего вида постоянного юка — 140 дБ, переменного тока — 120 дБ.

ЦИУ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ В КОД НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Вольтметры (циклический). В этих приборах измеряемое на­пряжение U_x вначале преобразуется в число-импульсный код путем сравнения (У* с известным напряжением U_K, возрастающим во времени скачками, причем каждый скачок соответствует шагу квантования (рис. 8-25, а). Число-импульсный код равен числу ступеней U_K, при котором наступает равенство U^=U_X. Структур­ная схема приведена на рис. 8-25, б, где ГЛСН — генератор линейно-ступенчатого напряжения. Напряжение U_K на выходе ГЛСН изменяется под действием поступающих на его вход им­пульсов.

При подаче пускового импульса триггер Тг опрокидывается и своим выходным сигналом открывает ключ К. Импульсы от генератора импульсов ГИ начинают проходить через ключ на вход генератора ГЛСН и ПУ. Напряжение (У_к на выходе генератора ГЛСН начинает возрастать по линейно-ступенчато­му закону (рис. 8-25, а). При U_K—U_X (с погрешностью) срав­нивающее устройство СУ выдает стоп-импульс, возвращающий триггер в исходное состояние. Триггер закрывает ключ К и тем самым прекращает поступление импульсов на вход генератора ГЛСН и ПУ. Следовательно, на отсчетном устройстве будет зафиксировано

N=U_V/AU_K=U_X/AU_K.

Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность дис- i кретности, зависящая от числа ступеней напряжения (7_К в мо­мент равенства U_K=U_X; 2) погрешность реализации, обусловлен­ная неодинаковостью и нестабильностью ступеней Af/_K; 3) по­грешность, обусловленная порогом чувствительности сравнива­ющего устройства.

Рис. 8-25. Диаграмма напряжений (а) и схема (б) вольтметра циклического действия

Недостаток этого типа вольтметров — малое быстродействие, I поэтому в настоящее время такие вольтметры применяются редко.

Вольтметры (следящие) (рис. 8-26, а). В этом приборе приме­няется сравнивающее устройство СУ, которое при U_K<LU_X выда- ( I импульс /. открывающий ключ Ki, при U_K>U_X — выдает импульс 2, открывающий ключ К₂, при (У_к = 11 _х— импульсов на выходе не выдает и оба ключа закрыты; РГJICH — реверсивный и-иератор линейно-ступенчатого напряжения.

При включении U_x в момент t\ (рис. 8-26, б) открывается ключ Л,, импульсы от генератора импульсов Г И начинают поступать на Вх1» генератора РГЛСН и на вход реверсивного пересчетного устройства РПУ\ напряжение С/_к начинает возрастать.

При £/_к1 = U_x 1 в момент ключ Кi закрывается и на отсчетном устройстве ОУ фиксируется N, = U_r.\/AU_yi^=U_K\/AU_K.

В момент t₃ входное напряжение становится равным U_X2, что снова приводит к неравенству U_K<U_X, к возрастанию напряже­ния Uк до U_K2=U_X2 в момент и к установлению на ОУ показа­ния N₂=U_k2/AU_k=U_x2/AU_k.

Если в момент напряжение U_x уменьшится, то СУ включит ключ К₂ и напряжение £/_к начнет уменьшаться до £/_кз = U_xз. В мо­мент <с показание ОУ станет N3 = U_K3/'AU_K= U^/AUk.

Таким образом, прибдр постоянно следит за изменениями входной величины, и в этом его достоинство. Недостаток - малое быстродействие при больших изменениях измеряемой величины.