Погрешности таких преобразователей складываются из погреш­ностей дозирующего устройства и погрешностей, свойственных толь­ко устройствам с частотным выходом.

К последним относятся погрешность 8^ , связанная с конечной ве­личиной внутреннего сопротивления источника входного тока, погреш­ность 8у , связанная с нестабильностью U(V (напряжения срабаты­вания) порогового элемента, погрешность 5^ , обусловченная конеч­

ной величиной входного сопротивления порогового элемента, погреш­ность дг, вызванная утечкой интегрирующего конденсатора, погреш - ут

ность дАС , обусловленная нестабильностью ДСИ емкости интегрирую­щего конденсатора.

Указанные погрешности, отнесенные к текущему значению вы­ходной величины, рассматриваются ниже применительно к схеме линейного преобразователя постоянного тока в частоту (рис. 19). Определение этих погрешностей в других устройствах с частотным выходом (см. гл. 3) может быть проведено аналогично приведенно­му с учетом конкретных особенностей каждого устройства.

Погрешность дд£у определяется из соотношения (31)

4.p=?7^fe100o/»- <35>

При малой величине Ucр погрешность $Аи значительно мень-

ср

ше, чем аналогичная погрешность в схеме с периодическим интегри­рованием, в которой функции дозирования и интегрирования выпол­няются одним конденсатором. Поэтому в рассматриваемой схеме на­пряжение U с р может быть выбрано на несколько порядков меньшим.

При применении порогового элемента, выполненного на балансном диодно-регенеративном амплитудном компараторе [Л. 18], Д£ЛР со­ставляет величину, не превышающую 20 мв. При опорном напряжении 50 в погрешнотсь не превышает 0,04%.

Погрешность, вызванная нестабильностью интегрирующей емко­сти, определяется из соотношения (31)

С ДСи

Си — " С + Си Си 100 0/о' (36)

При АСИ/СИ=±10% погрешность §с сводится к пренебрежи­мо малой величине при С„ = 1 000 С. При этом амплитуда пилооб­разного напряжения MJ на входе устройства составляет 0,001 UCT.

Погрешность, вызванная током утечки интегрирующего конден­сатора, равна отношению максимального тока утечки к входному току, так как в процессе эксплуатации ток утечки может изменяться от нуля до максимального значения. Указанная погрешность суще­ственна только 'в случае применения электролитических конденсато­ров. Влияние тока утечки мало, так как конденсатор не является источником энергии и при малых напряжениях на конденсаторе ток утечки, как правило, много меньше тока утечки при поминальном напряжении, оговариваемого техническими условиями. Как показали экспериментальные исследования электролитических конденсаторов типов ЭГЦ, ЭТО и К-50-3, при напряжениях, не превышающих 50—100 мв, ток утечки конденсатора пренебрежимо мал.

Из погрешностей, обусловленных дозирующим устройством, наи­более существенна погрешность, вызванная нестабильностью дози­рующей емкости и опорного напряжения стабилитрона. Указанные погрешности имеют ту же величину, что и для конденсаторных час­тотомеров (см. гл. 1).

Экспериментально исследовался преобразователь, выполненный по схеме, представленной на рис. 22 [Л. 15]. Результаты испытаний показали, что погрешность нелинейности не превышает 0,1% в диа­пазоне входных токов 0,5—5 ма и 0,5% в диапазоне 2—20 ма. Возрастание погрешности в диапазоне 2—20 на связано с влиянием входного делителя тока. Погрешность, вызван­ная изменением напряжения питания в пределах ±15%, не превы­шает 0,1%. Дополнительная погрешность при изменении температу­ры окружающей среды в пределах 0—60° С не превышает 0,5%.

Весьма важными являются также динамические характеристики преобразователей тока в частоту. Динамические погрешности реаль­ных устройств обусловлены инерционностью элементов схем и ме­тодом преобразования.

Реакция преобразователя с периодическим интегрированием на входной ток ibx(t), изменяющийся во времени, может быть опреде­лена из уравнения, которое справедливо при любом виде временной зависимости /Вх(0:

Г і вх {t) dt —•cj, (39)

где tn — момент поступления /г-го выходного импульса.

Из соотношения (39) при заданном виде временной зависимо­сти /вх (0 могут быть определены /г-й период Тп и мгновенное зна­чение выходной частоты f(tn):

f(*«) = - f- = r=l—• <40>

* п -- tn-I

Рассмотрение динамических характеристик устройства при кон­кретной временной зависимости /вх(0 целесообразно провести для двух случаев, практически исчерпывающих основные возможности применения преобразователей тока в частоту: преобразователь пред­назначен для интегрирования входного сигнала путем подсчета чис­ла выходных импульсов; преобразователь предназначен для преоб­разования мгновенного значения входного сигнала в мгновенное зна­чение выходной частоты, например в телеметрии.

Требования к динамическим свойствам преобразователя можно сформулировать следующим образом. В первом случае число им­пульсов на выходе устройства при изменяющемся входном токе должно как можно точнее соответствовать интегралу входного тока за принятый интервал времени. Во втором случае мгновенные зна­чения выходной частоты в дискретные моменты времени tп должны как можно точнее соответствовать мгновенным значениям входного тока в соответствии со статической характеристикой преобразова­ния.

В первом случае величину интеграла входного тока за время интегрирования от t0 до момента tn поступления п-го импульса можно разбить на сумму интегралов, каждый из которых соответ­ствует m-му периоду Тт:

п tт

^ /вх (О dt ^ /,вх (0 dt. (41)

*0 т=1 *т-1

Как следует из соотношения (41), величина каждого члена суммы в правой его части равна q. Таким образом,

t:q. (42)

Соотношение (42) справедливо при любом виде временной зави­симости іBx(t). Следовательно, динамическая погрешность їв первом случае отсутствует. Если интегрирование ведется не до дискретного момента времени tn, а до текущего момента t, то появляется по­грешность дискретности, связанная с дискретным характером вы­ходного сигнала. Величина этой погрешности не превышает /п.

Рассмотрим динамические свойства преобразователя во втором случае. Соотношение (39) можно записать в виде

Тп [/ср (/«)]/■ ~ Q' (43)

где [/(р(/п)]г =■ f i<Bx(t)dt — среднее значение входного тока

п Гп

С,

на интервале Тп.

№ (43) получим:

[Лр (0І71

f(fn)= (44)

Соотношение (43) справедливо для любого вида временной за­висимости івх(0. следовательно, устройство преобразует значение входного тока, усредненное за период выходной частоты, без дина­мической погрешности. Динамическая погрешность возникает при преобразовании мгновенного значения входного тока. Рассмотрим процессы в системе при типовых входных воздействиях.

При скачкообразном изменении входного тока время установле­ния выходной частоты не превышает двух периодов выходной часто­ты, так как процесс в каждом периоде не зависит от процесса в предыдущем периоде вследствие того, что в каждом периоде ин­тегрирование начинается с одного и того же уровня.