SU822046A1 - Калибратор напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки цифровых вольтметров и аналого-цифровых преобразователей.

Известен калибратор напряжения, содержащий импульсный кварцованный генератор, линию задержки, триггер, счетчик с переменным коэффициентом пересчета, органы управления счетчиком, усилитель, амплитудный халйбратор, источник опорного напряжения, операционный усилитель, фильтр и линейный усилитель. В данном калибраторе отсутствует влияние стабильности резисторов, используемых в устройстве (например, в выходном фильтре) на стабильность выходного напряжения и, как следствие, в нем достигаются лучшие характеристики Г1] .

Недостатки данного калибратора невысокая разрешающая способность регулирования выходного напряжения и необходимость применения кварцованного генератора импульсов и высокостабильной линии задержки для получения высокой стабильности выходного напряжения устройства.

Известен также калибратор напряжения, содержащий генератор импуль2 сов, счетчик, схему сравнения кодов, триггер, ключ, источник опорного напряжения и фильтр [2].

Недостатком этого устройства является сильная зависимость между получаемой* дискретностью и частотой генератора импулт сов. Так, например, при использовании шестидекадного счетчика частота задающего генератора должна быть в 10⁶ раз больше частоты работы выходного ключа. Данное условие накладывает невыполнимее требования к длительности и стабильности задержек в элементах счетчика. Эти 15 требования можно несколько снизить путем разбиения основного счетчика на два, что приводит к усложнению устройства и снижению стабильности выходного напряжения, в этом случае 20 стабильность вольт-секундной площади импульсов будет уже зависеть от стабильности резисторов, подключенных к выходам обоих ключей. К недостаткам данного устройства можнр отнести так25 же невозможность независимого регуПирования длительности выходных импульсов и паузы между ними. Данный недостаток приводит к снижению разрешающей способности устройства, так 30 как набор всевозможных значений ко

822046 4 эффициента заполнения становится значительно меньше.

Цель· изобретения - повыиение разрешающей способности и стабильности выходного напряжения.

Это достигается тем, что в калиб- , ратор напряжения, содержащий первый ⁵ делитель частоты с переменным коэффициентом деления, один из входов которого соединен с блоком управлет· ния, а выход - с одним из входов триггера, один из выходов которого ¹ соединен с одним из входов ключа, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - со входом фильтра, генератор импульсов, усилитель, введены второй 15 делитель частоты с переменным коэффициентом деления, два элемента И, вычитатель и умножитель, входы которого соединены с блоком управления и выходом второго делителя частоты с 20 переменным коэффициентом деления, а выход - с первым входом вычитателя, выход которого соединен со входом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а второй вход - с выходом первого элемента И, первый.вход которого соединен со вторым выходом триггера, а второй вход с выходом генератора импульсов и входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - со вторым входом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, фильтр через усилитель соединен с выходом калибратора, причем другой вход триггера соединен с выходом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен с блоком управления.

На чертеже представлена схема калибратора напряжения.

Калибратор напряжения содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3, триггер 4,. делители 5 и 6 частоты с переменным коэффициентом деления, блок 7 управления, вычитатель 8, умножитель 9, ключ 10, фильтр 11 и линейный усилитель 12, соединенный с выходом устройства.

. Устройство работает следующим образом.

При подаче разрешающего потенциала с выхода триггера 4 на вход элемента И 2 импульсы генератора 1 поступают .через него на вход делителя 5 частоты, коэффициент деления которого задан по управляющему входу блоком 7 управления. Выходной импульс делителя 5 переводит триггер 4 в запрещающее состояние, заканчивая тем самым формирование выходного импульса, поступающего на вход ключа 10. Формирование паузы между импульсами начинается подачей разрешающего потенциала со второго выхода триггера 4 на вход элемента И 3 и закан-j чивается появлением импульса на выходе делителя 6 частоты.

Последовательность импульсов XI с выхода элемента И 3^ поступает на выход вычитателя 8. При появлении на ее втором входе Х2 вычитающих импульсов на вход делителя 6 частоты поступает количество импульсов

ХЗ = XI - Х2. (1)

Делитель 6 частоты производит деле ние поступающего количества импульсов ХЗ на коэффициент у_о , значение которого задается по управляющему входу блоком 7- упрайления. Таким образом, на выходе делителя. 6 получаем количество импульсов, равное

Х4=^-^{Ха Ь}

Коэффициент умножения умножителя

9, задаваемой по управляющему входу блоком 7 управления,представлен в виде:

где η » 1, О $ £ А ,,

Тогда количество импульсов на выходе умножителя 9, поступающее на вход вычитателя 8, равно

Ха=Х4--Е^ А⁴. (4) i=-t Совместное, решение уравнений (2) и (4) приводит к следующему выражению: Л=—--- -(5) •-Ί

Из выражения (5) следует, что на вход триггера 4 с выхода делителя 6 частоты поступают последовательно импульсы, средняя частота повторения которых определяется из выражения, эквивалентного (5).

Длительность паузы между выходными импульсами, поступающими на вход ключа 10, равна периоду повторения импульсов с выхода делителя 6, среднее значение которого равно где Т _вх - период повторения импульсов генератора 1.

. Длительность выходного импульса равна t -· Т_ь>. m , (7) где m - коэффициент деления делителя 5.

Коэффициент заполнения, пропорциональный выходному напряжению с выхода фильтра 11, определяемый из выражений (6) и (7), равен

(8)

Из анализа выражения (8) следует, что предлагаемый калибратор осуществляет раздельное регулирование длитель65 ности выходных импульсов и паузы между ними, причем регулирование паузы, а следовательно, и коэффициента заполнения производится с достаточно малой дискретностью. Последнее достигается тем, что длительность паузы может выражаться значением, не кратным Т_вх с практически любой степенью точностью. В данном калибраторе также- снижены требования к значению входной частоты генератора 1. Ее значение значительно меньше отличается от выходной частоты, чем в известном устройстве. Эти особенности предлагаемого устройства в большей степени 'Отвечают требованиям, предъявляемым к устройствам подобного типа. .

Claims (2)

1. . , .. .f . 4. Изобретение относитс  к измерите ной технике и может быть использова но дл  калибровки цифровых вольтмет ров и аналого-цифровых преобразователей . Известен калибратор напр жени , содержащий импульсный кварцован1Шй генератор, линию задержки, триггер, счетчик с переменным коэффициентом пересчета, органы управлени  счетчиком , усилитель, амплитудный калибратор , источник опорного напр жени  операционный усилитель, фильтр и линейный усилитель. В данном калибраторе отсутствует вли ние стабильности резисторов, используемых в устройстве (например, в выходном фильтре ) на стабильность выходного напр жени  и, как следствие, в нем достигшотс  лучшие характеристики ИЗ. Недостатки данного калибратора невысока  разрешающа  способность регулировани  выходного напр жени  и необходимость применени  кварцованного генератора импульсов и высокостабильной линии задержки дл  получени  высокой стабильности выходного напр жени  устройства. Известен также калибратор напр жени , содержащий генератор импульсов , счетчик, схему сравнени  кодов, триггер, ключ, источник опорного напр жени  и фильтр 2. Недостатком этого устройства  вл етс  сильна  зависимость между получаемой- дискретностью и частотой генератора импул сов. Так, например, при использовании шестидекадного счетчика частота задающего генератора должна быть в 10 раз больше частоты работы выходного ключа. Данное условие накладывает невыполнимые требовани  к длительности и стабильности задержек в элементах счетчика. Эти требовани  можно несколько снизить путем разбиени  основного счетчика на дма, что приводит к усложнению устройства и снижению стабильности выходного напр жени , в этом случае стабильность вольт-секундной площади импульсов будет уже зависеть от стабильности резисторов, подключенных к выходам обоих ключей. К недостаткам данного устройства можнс) отнести также невозможность независимого регулировани  длительности выходных импульсов и паузы между ними. Данный недостаток приводит к снижению разрешающей способности устройства, так как набор всевозможных значений коэффициента заполнени  становитс  зна чительно меньше. Цель- изобретени  - повьлаение разрешающей способности и стабильности выходного напр жени . Это достигаетс  тем, что в калибратор напр жени , содержащий первый делитель частоты с переменным коэффициентом делени , один из в}содов которого соединен с блоком управле .ни , а выхо4 - с одним из входов триггера, один из выходов которого соединен с одним из входов ключа, другой вход которого соединен с источником опорного напр жени , а выход - со входом фильтра, генерато|э импульсов, усилитель, введены второй делитель частоты с переменным коэффициентом делени , два элемента И, вычитатель и умножитель, входы которого соединены с блоком управлени  и выходом второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , а выход - с первым входом вычитател , выход которого соединен со входом второго делител частоты с переменны коэффициентом делени , а второй вход - с выходом первого элемента И, первый.вход которого соединен со вто рым выходом триггера, а второй вход с выходом генератора импульсов и вхо дом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - со вторым входом первого делител  .частоты с переменным коэффициентом делени , фильтр через усилитель соединен с выходом калибратора причем другой вход триггера соединен с выходом второго делител  Частоты с переменным коэффициентом делени , вход которого соединен с блоком . управлени . На чертеже представлена схема калибратора напр жени . Калибратор напр жени  содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3, триггер 4,. делители 5 и 6 частоты с переменным коэффициентом делени , блок 7 управлени , вычитатель 8, умножитель 9, ключ 10, фильтр 11 и линейный усилитель 12, соединенный с выходом устройства. . Устройство работает следующим образом . При подаче разрешающего потенциа ла с выхода триггера 4 на вход элемента И 2 импульсы генератора 1 поступают .через него на вход делител  5 частоты, коэффициент делени  кото рого задан по управл гацему входу бл ком 7 управлени . Выходной импульс делител  5 переводит т иггер 4 в запрещающее состо ние, заканчива  тем самым формирование выходного им пульса, поступакедего на вход ключа 1 Формирование паузы между импульсами начинаетс  подачей разреи аюцего потенциала со второго выхода три гера 4 на вход элемента И 3 и закан иваетс  по влением импульса на выоде делител  6 частоты. Последовательность импульсов XI выхода элекюнта И 3 поступает на ыход вычитател  8. При по влении а ее втором входе Х2 вычитающих мпульсов на вход делител  6 частоы поступает количество импульсов ХЗ XI - Х2 . (1) елитель 6 частоты производит делеие поступающего количества импульов ХЗ на коэффициент у , з.начение оторого задаетс  по управл ющему ходу блоком 7- упрайлени . Таким обазом , на выходе делител . 6 получаем оличество импульсов, равное , х-1-ча. , . 1 )(. (2) Коэффициент умножени  умножител  , задаваелый по управл ющему входу локом 7 управлени , представлен в иде: ,....A, (3) де п 1 , О « у А , Тогда количество импульсов на выоде умножител  9, поступающее на вход вычитател  8, равно . (4) Совместноерешение уравнений (2) и (4) приводит к следующему выражению: Л (5) Из выражени  (5) следует, что на вход триггера 4 с выхода делител  6 частоты поступают последовательно импульсы, средн   частота повторени  которых определ етс  из выражени , эквивалентного (5). Длительность паузы между в%1ходными импульсами, поступающими на вход ключа 10, равна периоду повторени  импульсов с выхода делител  6, среднее значение которого равно Сб) где Тд - период повторени  импульсов генератора 1. , Длительность выходного импульса равна t - Т. m , (1) где m - коэффициент д«1ъпени  делител  5. Коэффициент заполнени , пропорциональный выходному напр жению с выхода фильтра 11, определ емой из выражений (6) и (7), равен анализа выражени  (8) следует, что предлагаемый калибратор осуществл ет раздельное регулирование длительности выходных импульсов и паузы между ними, причем регулирование паузы, а следовательно, и коэффициен та заполнени  производитс  с достаточно малой дискретностью. Последнее достигаетс  тем, что длительность паузы может вырс1жатьс  значением, не кратным Tgx с практически любой степенью точностью. В данном кгшибратор также, снижены требовани  к значению входной частоты генератора 1. Ее зна чение значительно меньше отличаетс  от выходной частоты, чем в известном устройстве. Эти особенности предлагаемого устройства в болыией степени (Отвечают требовани м, предъ вл ема  к устройствам подобного типа. . Формула изобретени  Калибратор напр жени , содержащий первый делитель частоты с переменным коэффициентом делени , один из входо которого соединен с блоком управлени  , а выход - с одним из входов триггера, один из выходов которого соединен с одним из входов ключа, другой вход которого соединен с источником опорного напр жени , а - со входом .фильтра, генератор импульсов, усилитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности и стабильности выходного напр жени , в не го введены второй делитель частоты с переменным коэффициентом делени , два элемента И, вычитатель и умножитель , входы которого соединены с блоком управлени  и выходом второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , а выход - с первым входом вычитател , выход которого соединен со входом второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , а второй вход - с выходом первого элемента И, первый вход которого соединеи со вторым выходом триггера, а второй вход - с выходом генератора импульсов и входом эле ъюнта И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - со вторым входом первого делител  частоты с переменным коэффициентом делени , фильтр через усилитель соединен с выходом калибратора, причем другой вход триггера соединен с выходом второго делител  частоты с переменным коэффициентом делени , вход которого соединен с блоком управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №362245, кл. G 01 R 17/02, 1971.
2. 2. Розенблат М.Г., Михайлов Г.Х. Источники калиброванных напр жений посто нного тока. М., Энерги , 1976, с. 181-188, рис. 5-15 (прото-с тип).