SU661375A1 - Цифровой интегрирующий измеритель отношени двух посто нных напр жений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых приборах и информационно-измерительных системах.

Известные цифровые вольтметры с двухтактным интегрированием, содержащие коммутатор , входной усилитель, интегратор, сравнивающее устройство и логическую схему управлени  ключами коммутатора, могут функционировать как измерители отнощени  двух посто нных разнопол рных напр жений . В таком режиме одно напр жение Uj должно быть подано через ключ коммутатора , замыкаемый на первом такте, а другое напр жение Uz, противоположной пол рности , - через ключ, замыкаемый на втором такте 1.

Однако в вольтметрах с высокой разрещающей способностью и помехоустойчивостью переход к режиму измерени  отнощени  двух напр жений, приводит к по влению значительных погрещностей. Это обусловлено спецификой структуры и режима работы таких вольтметров, так как дл  повыщени  линейности шкалы при измерении малых напр жений Ji в высокочувствительных вольтметрах оказываетс  необходимым устранить вли ние внутренних коммутационных помех. С этой целью после окончани  первого такта в течение дополнительного фиксированного интервала времени предусматриваетс  ин .тегрирование дополнительного посто нного напр жени  одинаковой пол рности с измер емым , либо смещение на втором такте уровн  срабатывани  сравнивающего устройства посредством подачи на его второй вход дополнительного посто нного напр жени . Поскольку и в том и в другом случае дополнительное напр жение  вл етс  посто нным и составл ет некоторую фиксированную часть опорного напр жени , длительность второго такта, несуща  информацию

о значении измер емого напр жени  Uj в обоих вариантах получает посто нное по величине приращение. С целью получени  правильного отсчета в логической части вольтметра цифровым способом осуществл етс  вычитание кода указанного приращени .

Claims (2)

1. Дл  увеличени  подавлени  помех нормального вида при нестабильности частоты напр жени  помехи в вольтметрах с двухтактным интегрированием длительность первого такта часто раздел ют на два равных подтакта с паузой между ними. Длительность каждого их подтактов обычно выбираетс  равной ( 2п + 1) . где Ткин. - минимально возможный период помехи; п - любое целое число (О, 1, 2... и т.д.). При этом длительность паузы между ними составит-р. уин ( 2п+1)2 где Т - реальный период помехи. Уменьшение интеграла напр жени  Ui на первом такте за счет паузы между подтактами компенсируетс  посредством соответствующего уменьшени  величины посто нного опорного напр жени , интегрируемого па втором такте. В режиме измерени  отношени  входных напр жений Ui/Uz использование посто нного дополнительного напр жени  с целью повышени  линейности шкалы при малых значени х U| лишено смысла, поскольку в качестве опорного примен етс  неизвестной величины напр жение Ug. Разделение первого такта интегрировани  Ui на два подтакта с паузой между ними приводит при измерении отношени  Ui/U к по влению мультипликативной погрешности, котора  при измен ющемс  Uz в известных схемах вольтметров не может быть скомпенсирована . Указанные обсто тельства ограничивают функциональные возможности высокочувствительных и помехоустойчивых вольтметров с двухтактным интегрированием, не позвол   их использовать дл  точного измерени  отношени  напр жений. Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение линейности шкалы при малых значени х отношени  Ui/Ua и снижение мультипликативной погрешности цифрового измерител  отношени  двух посто нных напр жений, построенного на базе цифрового вольтметра с двухтактным интегрированием . Поставленна  цель достигаетс  тем, что цифровой интегрирующий измеритель отношени  двух посто нных напр жений, содержащий последовательно соединенные коммутатор измер емых напр жений, входной усилитель, интегратор, сравнивающее устройство , логическую схему, управл ющую коммутатором, сн-абжен инвертирующим усилителем , резистивным делителем и ключом, при этом вход инвертирующего усилител  соединен со входом интегратора, а выход через последовательно соединенные ключ, управл емый логической схемой, и резистивный делитель подсоединен ко второму входу сравнивающего устройства, а также тем, что введен резистор, включенный между выходом ключа и суммирующей точкой интегратора . На чертеже представлена функциональна  схема цифрового измерител  отношени  напр жений. Цифровой измеритель отнощени  содержит коммутатор входных напр жений 1, входной усилитель 2, интегратор, состо щий из операционного усилител  3,- резистора 4 и конденсатора 5, сравнивающее устройство 6, инвертирующий усилитель 7, ключ 8, резистор 9, резистивный делитель 10 и логическую схему 11, управл ющую коммутатором и ключом. Ключ 8 замыкаетс  по сигналу логической схемы 11 только на интервале второго такта интегрировани . При этом в течение времени второго такта на второй вход сравнивающего устройства 6 с выхода входного усилител  2 через инвертирующий усилитель 7, ключ 8 и резистивный делитель 10 подаетс  смещающее напр жение, пропорциональное Uz и противоположное ему по знаку. За счет этого обеспечиваетс  линейность шкалы цифрового измерител  отношени  при малых Ut. Возникающее в данном случае приращение второго такта интегрировани  компенсируетс  в логической части прибора указанным ранее приемом. Одновре менно через резистор 9, подсоединенный к суммирующей точке интегратора, происходит вычитание Части интегр руемого на втором такте напр жени . Относительна  величина вычитаемого напр жени  посто нна и определ етс  отнощением сопротивлени  резистора 4 к сопротивлению резистора 9. Если это отношение выбрано равным максимально допустимой относительной нестабильности частоты помехи нормального вида, то при этом происходит компенсаци  мультипликативной погрешности, возникающей за счет разделени  первого такта интегрироаани  дл  повышени  помехоустойчивости на два подтакта с паузой между ними. Восстановление исходного состо ни  интегратора по окончании второго такта осушествл етс  любым известным способом, например, замыканием конденсатора 5 накоротко. При этом высокоточный и высокочувствительный цифровой вольтметр с двухтактным интегрированием может функционировать и как высокочувствительный и высокоточный цифровой измеритель отношени  двух посто нных напр жений. Нелинейность шкалы такого цифрового измерител  отношени  при малых значени х Ui /Ua и его мультипликативна  погрешность могут быть уменьшены за счет введени  описанных дополнительных элементов до половины единицы младшего разр да. В результате увеличиваетс  сфера его применени , а в р де случаев оказываетс  возможным обойтись одним прибором вместо двух. Формула изобретени  1. Цифровой интегрирующий измеритель отношени  двух посто нных напр жений, содержащий последовательно соединенные ком мутатор измер емых напр жений, входной усилитель, интегратор, сравнивающее устройство , логическую схему, управл ющую коммутатором, отличающийс  тем, что, с целью повышени  линейности шкалы при малых значени х отношени , он снабжен инвертирующим усилителем, резистивным делителем и ключом, при этом вход инвертирующего усилител  соединен со входом интегратора , а выход через последовательно соединенные ключ, управл емый логической схемой, и резистивный делитель подсоединей ко второму входу сравнивающего устройства .
2. 2. Цифровой интегрирующий измеритель отношени  двух посто нных напр жений по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью компенсации мультипликативной погрешности, возникающей при разделении первого такта интегрировани  на два подтакта с паузой между ними, введен резистор, включенный между выходом ключа и суммирующей точкой интегратора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Орнатский П. П. Автоматические измерени  и приборы. Киев, «Техника, 1971, с. 432-434.