Курсовая работа: Математическая модель цифрового вольтметра
Пусть R5=100 КОм, тогда 
Рисунок 7 - Интегратор
3.4 Компаратор
Компаратор предназначен для сравнения двух напряжений, поступающих на его входы, и выдачи сигнала об их соотношении, например в момент их равенства. Любой операционный усилитель является компаратором. Если включить операционный усилитель без обратных связей, то при U1>U2 выходное напряжение будет максимально положительным, а при U1<U2 - минимально. Точность сравнения напряжений по выходам оценивается величиной 
где Ku– коэффициент усиления. Поскольку Kuкомпаратора К554СА3 составляет не менее 
, то точность данного компаратора составит 66.6 мкВ.
В нашем курсовом проекте используется компаратор серии К554СА3 [4].
Рисунок 9 - Компаратор
3.5 Триггер
В качестве триггера возьмём JK- триггер К155ТВ1 [4], схема подключения которого изображена на рисунке 10. Работа JK- триггера объясняется на основе таблицы состояний.
Рисунок 10 – Триггер
3.6 Схема временного селектора
Схема временного селектора состоит из логического элемента «И». При подаче на вход импульса с триггера сигнала «единицы», на выходе будет последовательность импульсов, идущих с ГСИ. А если с триггера пойдет сигнал логического«нуля», то на выходе всегда будет «ноль».
Число импульсов прошедших за промежуток (t1;t2) подсчитывает счетчик, что пропорционально измеряемому напряжению.
Рисунок 11 – Временной селектор
3.7 Система индикации
Для индикации измеряемого напряжения необходимо, прежде всего, преобразовать информацию, полученную на выходе счётчика импульсов, в цифры на индикаторах. Так как используется 5 индикаторов, то необходимо разбить число на выходе счётчика на 5 разряда. Затем полученные десятичные разряды с помощью дешифраторов подать на входы сегментных индикаторов.
В качестве счётчиков и дешифраторов выберем 5 микросхем К555ИЕ19 и 5 К555ИД2 соответственно [1]. Микросхемы К555ИЕ19 являются одновременно и четырех разрядные двоично-десятичные счетчики, и счётчиками-делителями на 10. Таким образом, соединив между собой последовательно эти микросхемы и к ним присоединить дешифраторы, а затем и индикаторы, получим систему индикации измеряемого напряжения. В дешифраторах имеются триггеры памяти, запись в которые производится по фронту положительного импульса по входу S.
В качестве индикаторов используем микросхемы АЛС314А [8,10].
Рисунок 12 – Система индикации
|
3.7 Генератор счетных и управляющих импульсов
Рассмотрим схему генератора с кварцевым резонатором, выполненным на логических элементах ИЛИ-НЕ. Элемент DD14.1 охвачен здесь 100 %-ной отрицательной обратной связью и, следовательно, представляет собой просто усилитель с коэффициентом передачи 1. Элемент DD14.2 представляет собой логический инвертор, который в моменты переключения из одного состояния в другое вносит в цепь небольшое усиление, достаточное для компенсации потерь в кварцевом резонаторе и, значит, для возникновения незатухающего колебательного процесса. Напряжение на выходе генератора имеет вид последовательности прямоугольных импульсов.
Основная задача генератора с кварцевым резонатором - получение колебаний с весьма стабильной частотой. Для этого, нужно в максимально возможной степени уменьшить влияние на работу кварцевого резонатора подсоединяемой к нему внешней электрической цепи. Для этой цели добавлен элемент DD14.3.Частота автогенератора будет определяться только частотой кварца.
Так как нам требуется частота импульсов 500 кГц и 20 Гц, то воспользуемся кварцевым генератором на 500 кГц. Используя два 4-х разрядных счетчика К155ИЕ5 и элемент К555ИЕ19 (два 4-х разрядных счетчика). Разделим частоту на 25000 и получим 20 Гц – для управляющего импульса.
Рисунок 14 – Генератор управляющих импульсов
4. Расчет погрешности вольтметра
Погрешность дискретности возникает при измерении интервала времени заполняемого счетными импульсами. Она возникает вследствие того, что моменты появления счетных импульсов не синхронизированы с фронтом заполняемого ими временного интервала. В реальной схеме непосредственно подсчитываются счетные импульсы, а не временные интервалы их следования, поэтому округление может производиться как в сторону большего, так и в сторону меньшего значения, не обязательно до ближайшего целого.