При помощи микроэвм производят деление кодов Txlx- Результат деления равен отношению Ucp/Uo.

Операции преобразования интервала времени в код и деления кодов отличаются высокой точностью и быстродействием. Недостатком данного способа является необходимость в вычислительном устройстве, и в частности в микроЭВМ.

Рассмотрим способ деления Тх на т без применения вычислительного устройства.

Для преобразования Тх в код обычно используют генератор квантующих импульсов, ключ, счетчик импульсов и преобразователь числа импульсов в код. Если замкнуть ключ на время, равное Тх, то счетчик подсчитает число импульсов N, поступающих от генератора в счетчик импульсов в течение этого интервала времени:

где Tk=\lfk - период следования квантующих импульсов.

Если автоматически подстраивать частоту квантуюш,его генератора fk таким образом, чтобы т[а=т/Га=const, то N=cUcp/Uo, где с - постоянная [38].

Однако при изменении времени интегрирования в широких пределах реализовать данный способ затруднительно и, кроме того, устройство автоподстройки частоты инерционно - длительность переходных процессов в нем составляет несколько периодов- измеряемого напряжения. По этой причине способ деления Тх/х без применения вычислительных устройств широкого применения не получил.

Деление f/cp на т. Сигнал, подаваемый на вход интегратора, можно заранее разделить на т. Для этого вместо умножителей в схемах ПСЗН (схемы I, 6, 16, ,17, 18 и 19 табл. 1.1), следует использовать множительно-делительные устройства, на вход деления которых надо подавать постоянное напряжение, пропорциональное интервалу времени т. В результате напряжение, поступающее на вход интегратора, будет обратно пропорционально т, а выходное напряжение интегратора и соответственно интервал времени Тх будут инвариантны к т.

Недостаток данного способа заключается в необходимости применения вспомогательного преобразователя интервала времени т в постоянное напряжение. Подобные преобразователи сложны и обладают низкой точностью. Кроме того, при изменении т в широких пределах у множительно-делительного устройства возникает дополнительная погрешность за счет значительного изменения напряжения на входе деления.

Умножение Uo на т. В качестве источника опорного постоянного напряжения Uo можно использовать преобразователь интервалов времени т в постоянное напряжение [74]. В этом случае напряжение Uo будет пропорционально т. Однако, как отмечалось, выше преобразователи интервалов времени в постоянное напряжение недостаточно точны. 90

Рис. 3.12. Схема преобразователя напряжения в интервал времени, инвариантная к периоду интегрирования

Умножение проводимости G на т. В преобразователях с двухтактным интегрированием разряд конденсатора С во втором такте осуществляется током /о от источника опорного напряжения и о {рис. 3.12). Для того чтобы исключить влияние времени интегрирования т на результат преобразования, достаточно умножить ток /о на т. Поскольку Io=Uo/Ri=UoG, где G -проводимость резистора R1, ио которому протекает ток /о, то для решения указанной задачи достаточно умножить проводимость G на т.

Схема преобразователя, реализующего эту операцию, содер- жит интегратор, преобразователь интервала времени т в код ПИК, управляющий работой цифро-аналогового преобразователя ЦАП. Последний питается от источника постоянного опорного напряжения Uo. Работа схем, показанных на рис. 3.11,а и 3.12, в основном аналогична. Отличие состоит в том, что во время пер-. вого такта одновременно с зарядом конденсатора С от напряжения Ux ПИК преобразует интервал времени интегрирования т в код, который управляет проводимостью ЦАП. Поэтому в момент окончания первого такта значение проводимости ЦАП G будет пропорционально т {инерционностью ЦАП пренебрегаем):

G=cx,

(3.21)

где с - постоянная.

Во втором такте код на выходе ПИК сохраняется неизменным, а конденсатор С разряжается током /о, протекающим через проводимость G, до момента времени т, соответствующего полному разряду конденсатора (рис. 3.11,6).

В течение интервала времени %-х=Тх изменение заряда конденсатора

=jUfidt = Ujjr,.

(3.22)

приравнивая правые части уравнений (3.18) и (3.22) с учетом (3.21), получим Tx=Ucvrl {GRUo) = Ucp/lcRUo), т. е. интервал времени Тх не зависит от т. Так как Тх обратно пропорционально произведению RG, то для уменьшения влияния температуры окружающей среды температурные коэффициенты резисторов ЦАП и резистора R должны быть одинаковыми.

В данном способе преобразования удачно сочетаются высокое быстродействие и точность.

В заключение отметим, что лучшие усредняющие устройства на основе интеграторов позволяют выделить постоянную составляющую пульсирующего напряжения за время, не превосходящее двух-трех периодов нижней рабочей частоты измеряемого напряжения с погрешностью, не превышающей нескольких сотых долей процента.

3.6. Способы расширения рабочего диапазона частот. Влияние формы кривой

Как следует из табл. 1.2, всем базовым схемам ПСЗН свойственна частотно-зависимая мультипликативная погрешность. Однако схемы 1-3, 6, 16, 17, 18 и 19 отличаются от остальных тем, что имеют только один источник этой погрешности и у них отсутствуют частотно-зависимые аддитивная погрешность и погрешность нелинейности. Схемы 1, 2 и 6 наиболее просты и потому предпочтительны при проектировании ПСЗН с широким рабочим диапазоном частот. Основными источниками частотной погрешности этих схем служат умножитель, работающий в режиме квадратора, и масштабный преобразователь.

Частотные погрешности квадраторов. Среди большого числа квадраторов минимальные частотные погрешности и, следовательно, наиболее широкий рабочий диапазон частот имеют электротепловые преобразователи. К ним относятся термоэлектрические преобразователи, подогреваемые резисторы и оптроны на основе лампы накаливания и фоторезистора. Общим элементом электротепловых преобразователей является нагреватель, выполненный в виде тонкой нити, по которой протекает ток подогрева. Свойства и конструкция нагревателя в основном определяют частотную погрешность электротеплового преобразователя.

Частотные погрешности электротепловых преобразователей на высокой частоте обусловлены поверхностным эффектом в цепи нагревателя и остаточной реактивностью этой цепи, а также влиянием емкости между нагревателем и корпусом прибора.

Вследствие поверхностного эффекта с изменением частоты изменяется активное сопротивление нагревателя. Приращение активного сопротивления нагревателя AR, выполненного в виде круглой нити, может быть определено из соотношения [30]