В основе схемы этого цифрового вольтметра лежит принцип последовательного приближения образцового напряжения к тому, которое поступает на его измерительный вход. Вольтметр может измерять постоянное напряжения в двух поддиапазонах - от 0 до 26,5В и от 0 до 265В. Входное сопротивление на первом поддиапазоне составляет 500 кОм, на втором более 5 МОм. Результат измерения отображается на цифровом индикаторе с тремя разрядами, максимальное значение, отображаемое индикатором "253".
При правильном подборе весовых резисторов погрешность измерения не хуже 1%. Для питания вольтметра нужно использовать двухполярный источник питания 15В.
Принципиальная схема вольтметра изображена на рисунке. Измеряемое напряжение поступает через входной делитель на инвертирующий вход компаратора, выполненного на операционном усилителе A1. На не инвертирующий вход этого-же компаратора поступает ступенчато нарастающее напряжение от формирователя на счетчиках микросхемы D2, к выходам которых подключены весовые резисторы R3 - R10.
Счетчики микросхемы Q2 включены последовательно и образуют двоичный восьмиразрядный счетчик, код на параллельном выходе которого может изменяться от "0" до "255" (00000000 - 11111111). Сопротивления весовых резисторов R3 - R10 относятся как 1:2:4:8:16:32:64:128. В результате, при подаче счетных импульсов на счетный вход этого двойного счетчика, напряжение на точке соединения этих резисторов ступенчато изменяется от уровня логического нуля до уровня единицы, дискретность изменения составляет 1/256 от значения логической единицы, всего в течении всего периода изменения получается 255 ступенек, не считая нулевой.
На микросхеме D1 выполнен универсальный генератор, частоты на выходах которого стабилизированы резонатором ZQ1. Частота 1024гц поступает на счетный вход сдвоенного счетчика. В результате полный период изменения напряжения в точке соединения весовых резисторов от нули до единицы происходит с частотой 4 гц, то есть его длительность составляет 0,25 секунды.
И так, измеряемое напряжение через делитель поступает на инвертирующий вход компаратора А1. На не инвертирующий вход этого-же компаратора поступает ступенчато-возрастающее напряжения от точки соединения весовых резисторов. До тех пор пока ступенчато-возрастающее образцовое напряжение ниже измеряемого на выходе компаратора держится отрицательное напряжение.
В результате на входы "С" резисторов R3 и R4 поступает логический нуль и состояние выходов этих регистров не меняется. Как только образцовое напряжение достигает уровня входного и превышает его, на выходе компаратора А1 появляется положительное напряжение, равное напряжению логической единицы.
Это напряжение поступает на вход "С" регистра на микросхемах D3 и D4 и в них записывается код, который был на выходах сдвоенного счетчика в момент совпадения напряжений. Такая запись производится с периодом в 0,25 секунды, и следовательно этому периоду равно время измерения вольтметра.
В результате в течении 0,25 секунды на выходе регистров хранится код, численно равный результату измерения. Для того, что бы преобразовать этот восьмиразрядный двоичный код в десятичный используется дешифратор на микросхеме ПЗУ D5 и три семисегментных индикатора H1, Н2 и Н3.
В связи стем, что микросхема К573РФ2 имеет всего восемь выходов она не может работать одновременно с тремя индикаторами (требуется 21 выход) в данной схеме используется динамическая индикация с последовательным отображением на трех индикаторах. Входы трех индикаторов включаются параллельно, а общие выводы катодов каждого из индикаторов переключаются при помощи транзисторных ключей VT1 - VT3.
На базы этих ключей поступают сдвинутые по фазе импульсы от выходов динамической индикации микросхемы D1. Эти импульсы имеют частоту 126 гц, и их фазы сдвинуты таким образом, что в каждый момент времени единица присутствует только на одном из выходов Т1, Т2 или Т3 микросхемы D1. Эти импульсы поступают и на входы 8, 9 и 10 ПЗУ D5, переключая программы дешифрации восьмиразрядного кода для младшего, второго и старшего разряда десятичной индикации. Таким образом результат измерения отображается на цифровом табло.
Для индикации превышения предела измерения (зашкаливания) используется несколько необычная схема. Универсальный генератор на микросхеме D1 содержит счетчик с коэффициентом деления 60, он при включении микросхемы по типовой схеме должен использоваться для получения из секундных импульсов - минутных.
Он имеет одну интересную особенность - первый положительный импульс (а именно его фронт) появляется только после 39-го периода входных импульсов, поступивших на его счетный вход после снятия логической единицы с его "К" входа (вывод 9 D1) . В данной схеме на вход "С" этого счетчика (вывод 7 D1) поступают импульсы частотой 126гц от выхода универсального генератора D1 для динамической индикации - Т1. В результате единица на выходе этого счетчика (вывод 10 D1) появляется через-0,31 секунды, после снятия с его входа "g" единицы.
