Преобразователь параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1984 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле параметров пассивных чет;ырехполюсников.

Известен преобразователь параметров комплексных сопротивлений в элекрический сигнал, содержащий источник напряжения, выход которого через преобразуемое сопротивление соединен со входом основного усилителя, в цель обратной связи которого включено первое образцовое сопротивление, а через дополнительное сопротивление равное номинальному значению преобразуемого, соединен со входом дополнительного усилителя со вторым образцовым сопротивлением в цепи обратной связи, причем выход дополнительного усилителя соединен одновременно со входом основного усиЛителя через третье образцовое сопротивление и с первым входом сумматора, второй вход которого подсоединен к выходу

Г Т

основного усилителя Ш ,

Недостатком преобразователя является необходимость включать в до полнительный канал сопротивление,, равное номинальному значению преобраз -мого, что на практике не всегда удается сделать. .

Наиболее близким к предлагаемому по,технической сущности является преобразователь параметров элементов электрических цепей в напряжение, содержаи1ий источник напряжения, выход которого через образцовый элемент подключен к входу первого усилителя, соединенному также с первой клеммой преобразуемого элемента, второй усилитель, в цепи обрат-ё, ной связи которого включен элемент, аналогичный преобразуемому, а между входом усршителя и выходом источник напряжения включен элемент, анало7 .гичный образцовому, сумматор, входы которого соединены с выходами усилителей, фазочувствительный индикато-р, один вход которого соединен с выходом источника напряжения, а -другой ,с выходом первого усилителя, выход индикатора подключен к управляющему входу элемента в цепи обратной-связи второго усилителя, а вторая клемма преобразуемого элемента соединена с выходом сумматора 2j ..

Недостатками известного преобразователя является наличие в нем контура автоматического регулирования, в связи с чем быстродействие

преобразователя резко ограничено, а также невозможность измерения параметров комплексных сопротивлений пассивных двухполюсников со сложной, многоэлементной структурой, так как необходимо устанавливать регулируемое сопротивление точно равным по всем параметрам измеряемому.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональныхвозмолшостей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров пассивных двухполюсников, содержщий источник опорного напряжения, певый и второй операционные усилители, два опорных сопротивления обратной сзязи, сумматор и клеммы для подключения исследуемого двухполюсника, в котором выход первого операционно|Го усилителя через первое опорное сопротивление обратной связи соединен с своим входом, а также с одним из входов сумматора, выход которого через второе опорное сопротивление обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем исследуемый двухполюсник включен на входе второго операционного усилителя, а выходом преобразователя является выход сумматора, дополнительно введены первый и второй вычитатели напряжений, масштабирующий преобразователь, первое и второе образцовые сопротивлени причем выход сумматора через масштабрующий преобразователь соединен с одним из входов первого вычитателя напряжений, выход которого соединен с одним из входов второго вычитателя напряжений, а через первое образцовое сопротивление--с одной из клемм для подключения исследуемого двухполюсника и с вторым входом второго вычитателя напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление с входом первого операционного усилителя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого вычитателя напряжений.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь параметров пассивных двухполюсников содержит источник 1 опорного напряжения, первый 2 и Второй 3 операционные усилители. сумматор 4, первый 5 и второй 6 вычи татели напряжений, масштабирующий преобразователь 7, первое 8 и второе 9 образцовые сопротивления, исследуемый двухполюсник 10, первое И .и второе 12 опорные сопротивления обратной связи, причём выход первого операционного усилителя 2 через первое опорное сопротивление 11 обратной связи соединен с своим входом, а также с одним из входов сумматора А, выход которого через второе опорное сопротивление 12 обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя 3, выход которого соединен с другим входом сумматора 4, исследуемый двухполюсник 10 включен на входе второго операционного усилителя 3. Выход сумматора 4 является выходом преобразователя. Выход сумматора 4 через масштабирующий преобразователь 7 соединен с одним входом первого вычитателя 5 напряжений,, выход которого соединен с одним входом второго вычитателя 6 напряжений, а через первое образцовое сопротивление 8 соединен с исследуемым двухполюсником 10 и с вторым входом второго вычитателя 6 напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление 9 с входом первого операционного усилителя 2. Выход источника I опорного напряжения соединен с другим входом первого вычитателя 5 напряжений. Преобразователь работает следующим образом. При подаче на вход первого вычитателя 5 напряжений опорного на пряжения амплитуды U , после окончания переходных процессов в преобразовате ле, выходное напряжение первого вычи ,теля 5 напряжений устанавливается равным rUo- emx- . где К., -коэффициент передачи масштабирующего преобразователя 7, причем K-j устанавливаетс1я равным Zg /Z Напряжение Ujпоступает на вход опера ционного усилителя 3 через последова тельно включенные сопротивления 8, двухполюсник 10 и одновременно на пе вьй вход второго вычитателя 6 напряжений. На выходе вычктателя 6 напряжений устанавливается напряжение и и , и, 2 равное падению напрйжения на образцовом сопротивлении 8. При этом на выходе операционного усилителя 2 возникает напряжение - iiVbi) Н o( Z8 + Z (К( к - коэффициент усиления операционного усилителя 2. Выходное напряжение операционного силителя р равно . U,- iKUo-%KUe«, где К - коэффициент усиления операционного усилителя 3. Выходное напряжение преобразователя, определяемое как .сумма напряжений U2 и и с учетом равенства Z и Z , 7,и Z(jбудет равно |Ч ПТ( ()Ч-ПТГр1 При достаточно большом К имеем gbix -to осуществляетUся линейное преобразование параметров исследуемого двухполюсника 10. Анализ выражения (1)показал, что если соотношение ZQ/Z изменяется от 0,1 до 10 при изменении коэффициента передачи преобразователя ДО пазоне от 0,1 до 50,погрешность преоб-.. разования не превышает 0,01% при . К -10000. Обеспечение такогозначения методической погрешности достигнуто за счет выделения тока, текущего через исследуемьЕЙ двухполюсник, с последующим преобразованием его в дополнительном канале в напряжение,; которое затем суммируется сумматором 4 с выходным напряжением основного канала. ; Канал обратной связи, образованный масштабирующим преобразователем 7, обеспечивает эффект отрицательного сопротивления, равного по абсолютной величине образцовому сопротивлению 8. Таким образом, отрицательное влияние этого, сопротивления устраняется.

Отсутствие в преобразователе контура автоматического регулирования повышает быстродействие процесса преобразования до уровня, обеспечиваемого прямыми методами преобразования. Кроме того, предлагаемый преобразователь позволяет осуществлять преобразование параметров комплексных сопротивлений, имеющих многоэлементную структуру, независимо от вида используемого опорного напряжения, сохраняя при этом выигрыш по точности преобразования, характерный итерационным методам коррекции.

Высокое быстродействие,.низкая norpiemHocTb преобразования, простота реализации делают предлагаемь1й преобразователь параметров пассивных двухполюсников весьма перспективными с точки зрения использования его в качестве первичного преобразователя для систем контроля и измерения параметров объектов,представляемых пассивными схемами замещения, имеющих многоэлементную структуру.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХДОЛЮСНИКОВ, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй операционные усили-тели, два опорных сопротивления обратной связи, сумматор и клеммы для подключения исследуемого двухполюсника, в котором выход первого операционного усилителя через первое опорное сопротивление обратной связи соединен со своим входом, а также с одним из входов сумматора, выход которого через второе опорное сопротивление обратной связи соединен с входом второго операционного усилителя. выход которого соединен-с вторым входом сумматора, причем исследуемьй двухполюсник включен на входе второго операционного усилителя, а выходом преобразователя является выход сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциоиаль- . ных возможностей, в него допол:;1ительно введены первый и второй вычитатели напряжений, масштабирующий пре;образовательj первое и второе образцовые сопротивления, причем выход сумматора через масштабирующий преобразователь соединен с одним из входов с первого вычитателя напряжений, выход которого соединен с одним из входов сл .второго вычитателя напряжений, а через первое образцовое сопротивлениес одной из клемм для подключения исследуемого двухполюсника и с вторым входом второго вычитателя напряжений, выход которого соединен через второе образцовое сопротивление о оо IQO ю ю с входом первого операционного усилителя, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого вычитателя напряжений.

вых