SU991317A1 - Цифровой измеритель отношени двух напр жений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  цифрового, измерени  отношени  напр жений в логарифмических единицах (например, при сн тии амплитудно-ч .астотных характеристик каналов св зи и др.).

Известно устройство дл измерени  отношени  амплитуд дл  переменных напр жений, содержащее .последовательно соединенные коммутатор,усилит ель, -амплитудный, детектор и логарифмический преобразователь, к выходу которого параллельно подключены два канала из последовательно соединенных элемента И и детектора выходы обоих детекторов подключены к измерительному прибору, а также блок управлени , соответствующие ВЫХОДЫ которого подключены к коммутат9РУ логарифмическому преобразователю и другим входам элемента И 13Недостатком устройства  вл етс  низка  точность, обусловленна  нестабильностью КС-цепи, а также нелкнейнос гью вольтамперной характеристики детекторов,

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  цифровой измеритель отношений величины в децибелах,

содержащий последовательно соединенные усилитель, пороговый элемент, формирователь запускающих импульсов, первый, триггер, выход которого подключен к управл ющему входу интегратора , состо щего из RC-цепи, вход которого соединен с входной шиной, выход соединен с первым входом элемента сравнени , второй вход котоto рого подключен к выходу усилител , выход соединен с другим входе первого триггера и с первым входом йторого триггера, второй вход ftoxoporo соединен через формирователь запус15 кающих импульсов с выход 1 генератора и с входом ключа, выход которого соединен со счетчиком, управл ющий вход ключа соединен с выходом второго триггера 2.

20

Недостатком устройства йвл етс  низка  точность измерени  отнс аени , обусловленна  нестабильностью RC-цепи .

Цель изобретени  - (повышение точ25 ности измерени  и расширение фун1 циональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой измеритель отношени  двух напр жений, содержащий

30 цве входные шины, интегратор, выход

которого соединен с первым входом элемента сравнени , выход которого соединен с первым входом блока управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, первый счетчик, источник опорных напр жений и два переключател ,введены преобразователь переменного напр жени  в посто нное, аналоговый запоминающий блок, два переключател  ( Три ключа, блок анализа, элемент ИЛИ . последовательно соединенные элемент перезаписи, регистр и блок совпадени  кодов, а также второй счетчик, причем перва  входна  шина через последовательно соединенные первый переключатель, преобразователь переменного напр 5кени  в посто нное, аналоговый запоминающий блок, второй переключатель подключен к входу интегратора , параллельно-которому подключен второй ключ, втора  входна  шина через третий переключатель подключена к первому переключателю и к выходу источника опорных напр жений , другиевыходы которого подключены -к соответствующим входам третьего и четвертого переключателей, два других входа которых подключены к общей шине, один из входов четвертого переключател  соединен с выходом преобразовател  переменного напр жени  в посто нное, выход его-с вторым входом элемента сравнени , при этом выход первого ключа соединен через элемент ИЛИ с входом первого счетчика, выходы которого поразр дно соединены с входами блока анализа, другой вход элемента ИЛИ через третий ключ соединен с выходом блока совпадени  кодов, вторым входом блока управлени  и первым входом второго счетчика, второй вход которого через ч-етвертый ключ подключен к выходу генератора опорной частоты, управл ющие входы ключей и переключателей подключены к соответствующим выходам блока управлени  третий вход которого соединен с выходом блока анализа.

На чертеже показана принципиальна  схема предлагаемого цифрового измерител ,

Цифровой измеритель отношени  двух напр жений содержит блок 1 управлени , первый переключатель 2, преобразователь 3 переменного напр жени  в посто нное, аналоговый запоминающий блок 4, второй переключатель 5, интегратор 6, элемент 7 сравнени , второй ключ 8, третий переключатель 9, источник 10 опорных напр жений , четвертый переключатель 11, генератор 12 опорной частоты первый ключ 13, элемент ИЛИ 14, первый счетчик 15, блок 16 анализа, третий

ключ 17, элемент 18 перезаписи, регистр 19, блок 20 совпадени  кодов, второй счетчик 21, четвертый ключ 22

Устройство работает следующим образом.

Начало первого такта определ етс  блоком 1. Переключатели 5 и 11 устанавливаютс  в положение 2, переключатель 2 - в положение 1 , переключатель 9 - в положение 2, ключи 8, 17 и 22 разомкнуты, ключ 13 замкнут. Измер емое входное напр жение и5х,,подаетс  на-преобразователь 3 переменного напр жени  в посто нное . Длительность первого такта задаетс  блоком 1, счетчиком 15 и блоком 16 анализа и определ етс  временем, необходимым дл  окончани  переходных процессов. Одновременно с.работой преобразовател  3 происходит измерени  длительности такта Т на счетчике 15 частотой f от генератора 12 опорной частоты. Блок 16 анализа (в зависимости от числа, которое определ ет длительность пер-вого такта), анализирует состо ние счетчика и при по влении на счетчике этого числа выдает сигнал в блок 1, свидетельствз/ющий об окончании первого такта. По окончании первого такта сигналом с блока 1 напр жение

и

и k

ВХ

где k - коэффициент передач преобразовател , записываетс  в запоминающий блок 4, по вл етс  импульс на выходе блока 1, ключ 13 закрываетс  На разр дах счетчика 15 накапливаетс  число NI fjjT,

По окончании первого такта осуществл етс  перепись числа N-i в регистр 19 с помощью элемента 18 и сброс счетчика 15 по командам, поступающим соответственно с выходов блока 1 управлени . В начале второго такта положение переключателей и ключей следующее: переключатели 5, 11 наход тс  в положении 3, переключатели 2 и 9 - в положении 2, ключи 8 и 17 разомкнуты, ключи 13 и 22„ открыты.

Длительность второго такта задаетс  равной длительности первого .такта. Это обеспечиваетс  следующим Счетчик 21 считает с частотой fg от генератора 12 длительность второго такта до тех пор, пока число, накопленное в счетчике 21, не будет равно числу N-,, записанному в регисре 19, В этот момент срабатывает блок 20 совпадени  кодов, что и служит сигналом конца второго такта на блок 1, Этим сигналом производитс  сброс счетчика 21 в нулевое состо ние . Во втором такте на выходе преобраэовател  3 поддерживаетс  напр жение:

UB, ,

где Ugxj- напр жение на второй входной шине, подаваемое через переключатель 9, через второй контакт пе .реключател  2 на вход преобразовател  3.

Кроме того, во втором такте через переключатель 5 на емкость интегратора 6 подаетс  напр жение Upj с выхода источника 10, а через переключатель 11 напр жение VQ с выхода источника 10 - на один из входов элемента 7 сравнени . Момент равенства напр жени  UQ и экспоненциально падающего напр жени  на интеграторе б, подающихс  на входы блока 7 сравнени , фиксируетс  на блоке 1 сигналом, поступающим с выхода элемента 7,

При этом справедливо равенство

Uo-1 V

- посто нна  времени интегратора б;

врем  от начала второго такта до момента срабатывани  элемента 7 сравнени , т.е.

Данное врем  t измер етс  на счетчике 15 частотой f от генератора 12 в- том же втором такте.

Длительность такта выбираетс  заведомо большей времени tg . На разр дах счетчика 15 фиксируетс  число;

Ц

02

o-t toV/o o- U 0-1

Фиксаци  происходит следующим образом.

При срабатывании элемента 7с выхода блока 1 выдаетс  управл ющий сигнал, закрывающий ключ 13, и счетчик 15 останавливаетс . По окончании второго такта емкость интегратора 6 разр жаетс  до нулевого напржени  замыканием ключа 8, производитс  обнуление регистра 19 и перепись в него с помощью элемента 18 числа N(j , счетчик 15 сбрасываетс  по командам с соответствующих выходов блока 1 управлени .

Положение переключателей и ключей в начале третьего такта следующее: переключатели 5 и 11 - в положении 1 , переключатель 2 и 9 в положении 2, ключи 17 и 22 открыты, ключи 8. и 13 разомкнуты. К емкости интегратора 6 и первому входу элемента 7 сравнени  приложены соответственно напр жени  и и Моменту совпадени  напр жений по двум входам элемента 7 сравнени  соответствует следующее врем  от .начала третьего такта:

и

и.

to2-tenT.--renvpL 2 втС2 Врем  to2 измер етс  на счетчике 15 счетно-импульсным методом частохой fj-g , следующей с блока 20 совпадени  кодов через ключ 17 и элемент ИЛИ 14. Импульсы частотой по вл ютс  на выходе блока 20 совпаени  кодов каждый раз при совпадеНИИ числа N, записанного в разр ах регистра 19 и числа на разр дах счетчика 21, непрерывно считывающего импульсы частоты f, поступающие на его счетный вход от генератора 12

через ключ 13.

Поэтому справедливо:

--No-i/fc

с.ек

и

ceK VTceK fo-,. Частота подаетс  на счетчик 15 в течение времени toQ, в результате чего на нем зафиксируетс  число

Ц .

.

Uoi

1( En-j-- - .

6)12(1)

где к - коэффициент пропорциональности , величину которого можно задавать , выбира  различные соотношени  По окончании третьего такта число Njjj записываетс  в регистр 19 и затем выводитс  на индикацию .

На этом цикл измерени  заканчи5 , ваетс . При необходимости измерени  уровн  напр жений на первой входной шине в .начале цикла переключатель 9

сигнапереводитс  в положение лом с выхода блока 1.

В этом случае к второму контакту переключател  2 через выход переключател  9 подключаетс  опорное напр жение UQ с выхода источника 10, Измерение совершаетс  аналогично описанному выше с той разницей, что во втором такте на выходе преобразовател  3 фиксируетс  напр жение

Uj k UoВрем  tQ,j в третьем такте определ етс  из следующего соотношени 

«„

(32

65

а число N

в этом случае равно

02

- К,РН . U)

При соответствующем выборе Ц и и на индикацию в этом случае выводитс  уровень напр жени  на первой входной шине. ,

Как видно из выражени  (2), коэффициент пропорциональности i( не зависит от посто нной времени RC-цепи и коэффициента передачи преобразовател  переменного напр хсени  в посто нное и  вл етс  величиной, . завис щей лишь от соотношени  Ug, и UQ г которое может быть задано простыми средствами с достаточно высокой степенью точности. Одновременно расшир ютс  функциональные возможности цифрового измерител , в котором нар ду с измерением отношени  двух посто нных напр жений возможно измерение отношени  двух переменных напр жений, а также измерение уровней как посто нных, так и переменных напр жений.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

№ 705356, кл. G 01 R 19/10,18.10.77.

2.Авторское свидетельство СССР 5 ft 488151, кл. G 01 R 19/10,02.01.74.