SU1250985A1 - Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников в напр жение - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников . Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и упрощение преобразовател . Дл  достижени  поставленной цели в устройство введены третий элемент выборки и хранени  и генератор трапецеидальных импульсов. На чертеже показаны задающий генератор 1, генератор 2 трапецеидальных импульсов, операционные усилители 3 и 4, исследуемый двухполюсник 5, переменный резистор 6, резисторы 7 и 8, вычитающий блок 9, ключ 10, элементы 11, 12 и 13 выборки и хранени , блок 14 управлени , элементы 5 и 6 задержки, нуль-орган 17. Работа преобразовател  по сн етс  эпюрами формируемых сигналов, приведенными в описании изобретени . 2 ил. i (Л yt ;0 эо :п фав i

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников.

Цель изобретени  - повьппение быст- родействи  и упрощение преобразовател  ,

На фиг. 1 приведена функциональна  электрическа  схема преобразовател  параметров трехэлементных вере- зонансных двухполюсников в напр жение; на фиг. 2 - осциллограммы, по сн ющие его работу.

Преобразователь (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, выход которого через генератор 2 трапецеидальных импульсов подключен к входным цеп м операционных усилителей 3 и 4, причем исследуемый двухполюсник 5 включен во входную цепь усилител  3, а ггере- менный резистор 6 - во входную цепь усилител  4, при этом цепи отрицательной обратной св зи обоих усилителей 3 и 4 образованы идентичными резисторами 7 и 8, вычитающий блок 9, первый вход которого соединен с выходом усилител  3 непосредетвенно, а второй вход с выходом усилител  4 через ключ 10, причем выход вычитающего блока 9 подключен к информационным входам элементов 11 - 13 выборки и хранени , управл ющий вход элемента 13 соединен с задающим генератором 1 непосредственно, а управл к дие входы элементов 11 и 12 через блок 14 управлени , состо щий из элементов 15 и 16. задержки. К выходу элемента 11 выборки и хранени  подключен нуль-орган 17.

На фиг. 2 прин ты обозначени :18 - импульсы на выходе генератора 2 трапецеидальных импульсов; 19 и 20 - импульсы на выходах усилителей 3 и 4 соответственно; 21 и 22 - импульсные сигналы на выходе вычитающего блока 9 до и после уравновешивани  по первому параметру соответственно; 23 - 25 - импульсы на управл ющих входах элементов 13, 11 и 12 соответственно.

Задающий генератор 1, элементы 16 и 15 задержки реализованы на микросхемах серии К218. В качестве операционных усилителей 3 и 4 вычитающего блока 9 применены микросхемы серии К140. Элементы 11 - 13 выборки и хра- нени  реализованы на микросхемах серии К140 и полевых транзисторах КП305Б. Генератор 2 трапецеидальны;ч

импульсов собран на транзисторах прь- тивоположного типа проводимости ГТ311Б и КТ313Б. В качестве нуль-органа 17 применен цифровой вольтметр, а в качестве ключа 10 - тумблер типа МТ-1.

Преобразователь работает следующим образом.

Импульсы 18 трапецеидальной формы с амплитудой U , длительностью t и длительностью плоской вершины tj через исследуемый двухполюсник 5 и переменньгй резистор 6 поступают на входы операционных усилителей 3 и 4 Примен   интеграл Дюамел , можно показать , что выходное напр жение - импульс 19 усилител  3 на интервалах времени , и t,tttu определ етс  вьфажени ми:

Uj(t)-Ue, , (O)h(t); (1)

U(t)Ug, ,(0)h(t)+J Up, (t)h(t-Odt,

, (2)

где h(t) - переходна  функци  усилител  3 по напр жению, i - переменна  интегрировани . Изображение переходной функции h(P) можно определить из известного соотношени :

bfpw а гч-i

Р Z(P) Р R,(UPR,C) где Р - оператор Лапласа;

R, - сопротивление образцового

резистора 7; RjjRj,

С - параметры исследуемого двухполюсника 5;

Z(P) - полное сопротивление двухполюсника 5, выраженное в оперативной форме. Выражению (3) во временной облас ти соответствует оригинал:

h(t)R,(i-+ Ь eTf).

о к, Kj

(4)

В соответствии с (1), (2) и (4) выходное напр жение усилител  3 на интервалах времени , Ht, ist ta.i

U,(t)-UeR( еМ); (5)

./J,(t),(|-|-e -U R --l--.

(t-t,)-fC(1-e )l . (6)

Аналогично можно показать, что выходное напр жение - импульс 20 усилител  4 на соответствующих интервалах времени

U4(t)U R /R;

(7) U4(t)U„R„/R-U„|(t-t(), (8)

где R - сопротивление переменного

резистора 6; Rg - сопротивление образцового

резистора 8, равное сопротивлению резистора 7. Из (5) следует, что после окончани  переходных процессов в установив шемс  режиме с учетом того, что завевыдомо выбрано t, ty-t,R,.,C ходное напр жение определ етс  параметром R, :

U,(t,,), . (9) Так как в исходном состо нии ключ 10 разомкнут, то выходное напр жение - импульс 19 вычитакмцего блока 9

U,(t.,)U,(t.,),.

Это напр жение запоминаетс  элементом 11 выборки и хранени , который управл етс  натр жением - сиг- налом 22 с выхода элемента 15 задержки ( 7 RjC) . Затем ключ 10 замыкаетс  и на второй вход вьгчитающего блока 9 поступает напр жение с выхода усилител  4. Выходное напр жение вычитающего блока 9 определ етс  разностью напр жений на его входах

U,(t)U,(t)-U,(t).

После окончани  переходных процессов в установившемс  режиме на интервале О jfe t i t,

U,(t),. (10)

Измен   сопротивление R переменного резистора 6 добиваютс  равенства нулю выходного напр жени  (10) вы- читающего блока 9 (сигнал 22). Как следует из (10) это условие выполн етс  при

R R,.(11)

Состо ние равновеси  фиксируетс  нуль-органом 17.

Выходное напр жение вычитающего блока 9 в момент подачи скачка напр жени  при , как следует из(5) и (7) с учетом выполнени  услови  (11 определ етс  параметром R,

и, (0)и, (0) -и (0)и Rj,/R. (12)

Это напр жение запокшнаетс  элементом 13 выборки и хранени , который управл етс  напр жением - импульсом 23 непосредственно с выхода- задающего генератора 1.

Выходное напр жение вычитающего блока 9 после окончани  переходных процессов во врем  действи  линейно измен к цейс  части импульса 18 с учетом выполнени  услови  (11) зависит только от параметра С

.(t) . г-.(13)

и

Ч-t.

15 °

Это напр жение запоминаетс  эле- 0 ментом 12 выборки и хранени , управл емого напр жением - импульсом 25 с выхода элемента t6 задержки.

Таким образом, напр жени  (9), (12); (13) элементов 11-13 выборки и хранени  однозначно определ ют искомые параметры R,,R,,C исследуемого двухполюсника 5. Эти напр жени  измер ютс  нуль-органом 17 (цифровым вольтметром), либо непосредственно ввод тс  в устройство дл  обработки результатов измерени .

0

s

5

0

5

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь параметров трехэлементных нереэонансных двухполюсников в напр жение, содержащий задающий Iгенератор, два операционных усилител , цепи отрицательной обратной св зи которых образованы идентичными образцовыми резисторами, выход первого операционного усилител  соединен с первым входом вычитающего блока , переменный резистор, один вывод которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилител , два элемента выборки и хранени , ключ, нуль-орган, блок управлени , два выхода которого соединены соответственно с управл ющими.входами 1двух элементов выборки и хранени , неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с корпусом, две клеммы дл  подключени  исследуемого |Двухполюсника, одна из которых соединена с инвертирующим входом первого операционного усилител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и упрощени  устройства, введены третий элемент выборки и хранени  и генератор трапецеидальных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора , с входом блока управлени  и управл ющим входом третьего элемента выборки и хранени , а выход соединен с вторым выводом переменного резистора и второй клеммой дл  подключени  исследуемого двухполюсника, выход второго операционного усилител 

   51250985«

   через ключ соединен с вторым входом которых  вл ютс  выходами преобразовател , выход первого элемента выборки и хранени  соединен также с входом нуль-органа.

   вычитаюп1его блока, выход которого соединен с информационными входами элементов выборки и хранени , выходы

   19

   20

   которых  вл ютс  выходами преобразовател , выход первого элемента выборки и хранени  соединен также с входом нуль-органа.

   tu

   21

   фив.2

   Составитель Л.Фомина Редактор Л.Пчелинска  Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

   - -., - „ - - .-..„,„..«. - . - -

   Заказ 4405/41 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открь тий П3035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4