RU2028002C1 - Device to measure ratio of analog signals - Google Patents
Device to measure ratio of analog signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028002C1 RU2028002C1 SU4843412A RU2028002C1 RU 2028002 C1 RU2028002 C1 RU 2028002C1 SU 4843412 A SU4843412 A SU 4843412A RU 2028002 C1 RU2028002 C1 RU 2028002C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- integrator
- comparator
- key
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения отношения двух аналоговых сигналов. The invention relates to electrical engineering and can be used to measure the ratio of two analog signals.
Известен измеритель отношения напряжений (авт.св.СССР N 1265633, кл. G 01 R 19/10), содержащий операционный усилитель, аттенюатор, АЦП, перемножитель, пороговое устройство и устройство выделения модуля. A known voltage ratio meter (ed. St. USSR No 1265633, class G 01 R 19/10) containing an operational amplifier, attenuator, ADC, multiplier, threshold device and module isolation device.
Данное устройство обеспечивает преобразование отношения входных напряжений в цифровой код, однако имеет низкую точность измерения, обусловленную использованием аналогового перемножителя двух сигналов, и низкую надежность вследствие значительной сложности устройства. This device provides the conversion of the ratio of input voltages into a digital code, however, it has low measurement accuracy due to the use of an analog multiplier of two signals, and low reliability due to the considerable complexity of the device.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения отношения аналоговых сигналов (авт.св. N 1051445, кл. G 01 R 19/10, G 06 G 7/16), содержащее интегратор, два компаратора, управляемый генератор экспоненциального напряжения и два ключа. Первый вход интегратора является первым входом устройства, второй вход соединен с вторым входом устройства через первый ключ, а выход - с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом другого компаратора, а выход является выходом устройства и соединен с управляющими входами двух ключей. Управляемый генератор включен между входом другого компаратора и первым выводом второго ключа, второй вывод которого соединен с общей шиной. The closest in technical essence to the proposed is a device for measuring the ratio of analog signals (ed. St. N 1051445, class G 01 R 19/10, G 06
Недостатком устройства является узкий динамический диапазон, обусловленный тем, что для формирования выходного сигнала требуется формирование двух временных интервалов tn и tв, и сложность.The disadvantage of this device is the narrow dynamic range due to the fact that the formation of the output signal requires the formation of two time intervals t n and t in , and complexity.
Кроме того, невозможность работы с входными дифференциальными напряжениями существенно сужает функциональные возможности устройства и область его применения. In addition, the inability to work with input differential voltages significantly reduces the functionality of the device and its scope.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и динамического диапазона и повышение надежности устройства за счет его упрощения. The purpose of the invention is the expansion of functionality and dynamic range and increase the reliability of the device due to its simplification.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения аналоговых сигналов, содержащее интегратор, первый вход которого является первым входом устройства, а выход соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с входом управления ключа, введены формирователь, включенный между выходом компаратора и входом управления ключа, первый вывод которого соединен с входом установки интегратора, второй вход которого является вторым входом устройства, усилитель, инвертирующий вход которого является третьим входом устройства, его неинвертирующий вход соединен с выходом интегратора, а выход усилителя соединен с вторым выводом ключа, второй вход компаратора является четвертым входом устройства. This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the ratio of analog signals containing an integrator, the first input of which is the first input of the device, and the output is connected to the first input of the comparator, the output of which is connected to the control input of the key, a former is inserted, connected between the output of the comparator and the input key control, the first output of which is connected to the input of the integrator installation, the second input of which is the second input of the device, the amplifier, the inverting input of which is the third input th device, its non-inverting input connected to the output of the integrator and an amplifier output coupled to a second terminal of the key, the second input of the comparator is a fourth input device.
Таким образом, отличительными от прототипа признаками являются: введение усилителя, что обеспечивает возможность работы устройства с дифференциальными входными сигналами;
введение формирователя и включение ключа между выходом усилителя и входом установки интегратора позволяет осуществлять преобразование отношения двух напряжений в течение всего одного интервала времени, что повышает быстродействие и расширяет динамический диапазон устройства;
соединение соответствующих входов усилителя, компаратора и интегратора с входами устройства повышает его входное сопротивление и обеспечивает работу с дифференциальными входными сигналами.Thus, distinctive features from the prototype are: the introduction of an amplifier, which allows the device to work with differential input signals;
the introduction of the shaper and the inclusion of the key between the output of the amplifier and the input of the integrator installation allows you to convert the ratio of the two voltages during only one time interval, which increases speed and extends the dynamic range of the device;
the connection of the corresponding inputs of the amplifier, comparator and integrator with the inputs of the device increases its input impedance and provides work with differential input signals.
Кроме того, существенно повышена надежность устройства вследствие его упрощения за счет исключения ключа, генератора экспоненциального напряжения и компаратора. In addition, the reliability of the device is significantly increased due to its simplification by eliminating the key, the exponential voltage generator and the comparator.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - возможные варианты осуществления. Figure 1 presents the functional diagram of the proposed device; figure 2 and 3 are possible options for implementation.
Устройство для измерения отношения аналоговых сигналов содержит интегратор 1, компаратор 2, операционный усилитель 3, формирователь 4, управляющий работой ключа 5 и входы с первого по четвертый 6-9. A device for measuring the ratio of analog signals contains an
Первый вход интегратора 1 является входом 6 устройства, а выход интегратора 1 соединен с первым входом компаратора 2, выход которого соединен через формирователь 4 с входом управления ключа 5. Первый вывод ключа 5 соединен с входом установки интегратора 1, второй вход которого является вторым входом 7 устройства. Второй вывод ключа 5 соединен с выходом усилителя 3, инвертирующий вход которого является третьим входом 8 устройства, а неинвертирующий вход соединен с выходом интегратора 1. Второй вход компаратора 2 является четвертым входом 9 устройства. The first input of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В исходном состоянии ключ 5 замкнут. In the initial state, key 5 is closed.
Операционный усилитель интегратора 1 образует отрицательную обратную связь, охватывающую усилитель 3. К входам 6-9 приложены напряжения U1, U2, U3, U4. При этом на выходе интегратора 1 устанавливается напряжение U3. По сигналу формирователя 4 ключ 5 размыкается.The operational amplifier of the
На выходе интегратора 1 напряжение U* изменяется в соответствии с выражением
U*= U3- (U1-U2)dt, (1) где τ - постоянная времени интегратора 1,
tx - время разряда конденсатора интегратора 1, или при стабильных в течение цикла измерения значениях U1 и U2.At the output of the
U * = U 3 - (U 1 -U 2 ) dt, (1) where τ is the time constant of
t x is the discharge time of the capacitor of the
U*= U3- (U1-U2). (2)
При U = U4 происходит срабатывание компаратора 2. Выражение (2) принимает вид:
U4= U3- (U1-U2). (3)
При этом в течение времени tx (от размыкания ключа 5 до срабатывания компаратора 2) напряжение на выходе интегратора 1 изменяется от U3 до U4 со скоростью, определяемой разностью напряжений U1 - U2. Выразив tx из (3), получим, что
tx= τ . (4)
Таким образом, фиксируемый интервал времени tx есть функция отношения разности приложенных напряжений к входам устройства.U * = U 3 - (U 1 -U 2 ). (2)
When U = U 4 , the
U 4 = U 3 - (U 1 -U 2 ). (3)
Moreover, during the time t x (from opening the switch 5 to the operation of the comparator 2), the voltage at the output of the
t x = τ . (4)
Thus, the fixed time interval t x is a function of the ratio of the difference of the applied voltages to the inputs of the device.
При срабатывании компаратора 2 на его выходе устанавливается, например, единичный уровень, по которому на выходе формирователя 4 формируется импульс установки, по которому происходит замыкание ключа 5 и приведение схемы в исходное состояние. На выходе интегратора 1 снова устанавливается напряжение U3, на выходе компаратора 2 - логический нуль. По окончании импульса установки, при размыкании ключа 5, процесс измерения повторяется. Время выключенного состояния ключа 5 определяет искомое время tx.When the
На принципиальной схеме устройства (см.фиг.2) формирователь 4 выполнен на одновибраторе с использованием D-триггера и двух элементов ИЛИ-НЕ. В качестве ключа 5 использована микросхема 590КН2 (открытое состояние ключа соответствует сигналу логического нуля на его управляющем входе). Параллельная RC-цепь 10 используется в качестве элемента коррекции при установке интегратора в исходное состояние. Формируемый интервал времени tx определен выражением
tx= RC , (U2 и U4 заданы равными нулю). (5)
При С = 0,1 мкФ; R = 10 кОм; U3 = 0,2 В; U1 = 10В; интервал tx = 20 мс.On the schematic diagram of the device (see figure 2), the shaper 4 is made on a single vibrator using a D-trigger and two elements OR-NOT. As key 5, the 590KN2 chip is used (the open state of the key corresponds to a logic zero signal at its control input).
t x = RC , (U 2 and U 4 are set equal to zero). (5)
At C = 0.1 μF; R = 10 kΩ; U 3 = 0.2 V; U 1 = 10V; interval t x = 20 ms.
При С = 0,1 мкФ; R = 10 кOм; U3 = 10В; U1 = 0,2В; интервал tx = 50 мс.At C = 0.1 μF; R = 10 kOhm; U 3 = 10V; U 1 = 0.2V; interval t x = 50 ms.
Таким образом, устройство по одному из своих дифференциальных входов имеет высокое исходное сопротивление, высокую точность измерения, так как коэффициент преобразования определяется значениями параметров всего двух элементов (резистор и конденсатор интегратора), повышенное быстродействие благодаря определению выходного параметра только по одному формируемому интервалу времени и вследствие этого имеет расширенные функциональные возможности и область применения. Существенно повышена надежность устройства благодаря его упрощению. Thus, the device according to one of its differential inputs has a high initial resistance, high measurement accuracy, since the conversion coefficient is determined by the values of the parameters of only two elements (integrator resistor and capacitor), increased speed due to the determination of the output parameter from only one generated time interval, and as a result This has enhanced functionality and scope. The reliability of the device is significantly improved due to its simplification.
Целесообразным является использование устройства при измерении отношения сопротивлений резисторов при одном протекающем через них токе, в частности в измерителях температуры с помощью термометров сопротивления. It is advisable to use the device when measuring the ratio of the resistances of the resistors at a single current flowing through them, in particular in temperature meters using resistance thermometers.
Следует отметить постоянство входного сопротивления по другому дифференциальному входу в течение всего цикла измерения. It should be noted that the input impedance is constant across another differential input throughout the entire measurement cycle.
На фиг. 3 представлен вариант выполнения формирователя 4, при котором обеспечивается независимость периода Ти следования выходных импульсов tx от их длительности. Импульс установки ty для замыкания ключа 5 формируется независимо от выходного импульса tx устройства с помощью одновибратора на D-триггере Т, периодически запускаемого с частотой fo= ; генератора тактовых импульсов ГТИ.In FIG. 3 shows an embodiment of the shaper 4, in which the independence of the period T and the sequence of output pulses t x from their duration is ensured. The installation pulse t y for closing the key 5 is formed independently of the output pulse t x of the device using a single vibrator on the D-flip-flop T, periodically triggered with a frequency f o = ; GTI clock generator.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4843412 RU2028002C1 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Device to measure ratio of analog signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4843412 RU2028002C1 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Device to measure ratio of analog signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028002C1 true RU2028002C1 (en) | 1995-01-27 |
Family
ID=21523231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4843412 RU2028002C1 (en) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Device to measure ratio of analog signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028002C1 (en) |
-
1990
- 1990-06-25 RU SU4843412 patent/RU2028002C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1051445, кл. G 01R 19/10, 1982. * |
Авторское свидетельство СССР N 661375, кл. G 01R 19/10, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3875503A (en) | Dual slope type resistance deviation measuring apparatus | |
JPH07120948B2 (en) | Circuit for converting input voltage to output frequency | |
RU2028002C1 (en) | Device to measure ratio of analog signals | |
JPH0820473B2 (en) | Continuous period-voltage converter | |
EP0246315A1 (en) | Digital-to-analog converter | |
RU2156472C2 (en) | Gear measuring electric capacitance | |
SU1651169A1 (en) | Device to measure the temperature | |
SE8104874L (en) | PROCEDURE AND ELECTRICAL SOURCE Saturation Device | |
SU1580283A1 (en) | Digital ohmmeter | |
SU1046931A1 (en) | Voltage-to-frequency converter | |
SU984008A1 (en) | Controllawle sawtooth voltage generator | |
SU1173559A1 (en) | D.c.voltage to pulse recurrence rate converter | |
RU2185022C1 (en) | Nonlinear pulse-width modulator | |
SU1675795A1 (en) | Device for measuring resistance increment | |
SU1016696A1 (en) | Device for measuring temperature having frequency output | |
RU2019867C1 (en) | Voltage/time interval converter | |
RU2032884C1 (en) | Integrating meter of ratio of two time intervals | |
SU552624A1 (en) | Analog-to-digital functional converter | |
SU456362A1 (en) | Linear impedance and capacitance-time converter | |
SU1698826A1 (en) | Resistance deviation-to-digit converter | |
SU367389A1 (en) | DIGITAL VOLTMETER OF THE ACTIVE VALUE OF THE PERIODIC VOLTAGE OF AN ARBITRARY FORM | |
SU1102035A1 (en) | Analog-to-digital converter with intermediate voltage-to-frequency conversion | |
SU1486952A1 (en) | Adjusting resistor resistance-to-motion converter | |
SU1191892A1 (en) | Voltage calibrator | |
SU1531006A1 (en) | Electrometric charge converter |