Устройство для измерения отношения двух переменных напряжений Советский патент 1986 года по МПК G01R19/10 

i

Изобретение относится к электроизмерительной технике,может быть использовано в составе средств измерения и контроля параметров линейных радиоэлектронных устройств и является усовершенствованием известного устройства по основному авт.св. № .

Цель изобретения - расширение диапазона измерения отношения двух переменных напряжений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит усилитель 1 постоянного и переменного напряжений, источник 2 постоянного напряжения, фильтр 3 нижних частот, первый переключатель 4, первый выпрямитель 5, первый элемент 6 сравнения, первый усилитель 7, второй вьшрямитель 8, второй переключатель 9, первьй элемент 10 памяти, блок 11 управления, второй элемент 12 сравнения, третий 13 и четвертый 14 переключатели, второй элемент 15 памяти, второй усилитель 16 Выход источника 2 постоянного напряжения через усилитель 1 переменного и постоянного напряжений соединен с фильтром 3 нижних частот и с одним из входов первого переключателя 4, другой вход которого является первым входом устройства. Выход фильтра 3 является выходом устройства. Выход первого переключателя 4 через последовательно соединенные второй усилитель 16, первый вьтрямитель 5, четвертый переключатель I4 соединен с одним из входов первого элемента 6 сравнения. Выход первого вьтрямителя 5, кроме того, соединен с одним из входов второго элемента 12 сравнения, другой вход которого соединен с одним из входов четвертого переключателя 14 и выходом источника 2 постоянного напряжения. Выход второго элемента 12 сравнения через последовательно соединенные третий переключатель 13 и второй элемент 15 памяти соединен с управляющим входом второго усилителя 16 Выход первого элемента 6 сравнения соединен с управляющим входом усилителя 1 и через последовательно соединенные второй переключатель 9 и первый элемент 10 памйти с управляющим входом первого усилителя 7, выход которого соединен с одним из

16592

входов усипителя 1 иеременного

и постоянного напряжений и является вторым входом устройства. Выход первого усилителя 7 через второй вьтрямитель 8 соединен с одним из входов первого элемента 6 сравнения, Выход блока 11 управления соединен с управляющш 1и входами переключателей 4, 9, 13 и 14.

Q Устройство работает следующим образом.

Блок 11 управления, представляющий генератор тактовых импульсов, задает двухтактный режим работы

устройства.

В первом такте переключатель 4 подсоединяет к усилителю 16 первый вход устройства - делимое ), переключатель 13 соединяет выход элемента 12 сравнения с элементом

15памяти, переключатель 9 - выход элемента 6 сравнения с элементом 10 памяти, а переключатель 14 соединяет один из входов элемента

6 сравнения с источником 2 постоянного напряжения, который формирует стабильное значение напряжения.

Напряжения, соответствующие делимому U,(t) и делителю U2(t), поступают соответственно на первый и второй выходы устройства, масштабируются соответственно усилителями

16и 7, преобразуются в постоянные напряжения соответственно выпрямителями 5 и 8, после чего сравниваются соответственно на выходах элементов 12 и 6 сравнения с напряжением Vy источника 2 постоянного напряжения. Полученные разностные напряжения через элементы I5 и 10 памяти, управляющие выходы усилителей 16 и 7 воздействуют на коэффициенты усиления .последних таким образом, чтобы достичь равенства выпрямленных напряжений на входах

элементов 12 и 6 сравнения напряжению, сформированному источником 2 постоянного напряжения.

После завершения процессов уравновешивания статическое состояние

устройства описывается следующей системой уравнений:

v,k,K,(ug,5CvJ)-v,-,f/) k,K,luS,J,v,-i)-v,,(:)

где Kj,Ky,K,Kg - коэффициенты преобразования соответствующих элементов структурной схемы (второго

3

усилителя 6, мерного выпрямителя 5, первого усилителя 7, второго выпрямителя 8) -,

г. суммарные погрешности усилительно-выпрямительных каналов соответствующих сигналов в точках функций преобразования, определяемых пр еобразуемыми значениями информативных параметров входных напряжений V, и Vg.

Во втором такте переключатель 4 отключает от входа усилителя I6 первый вход устройства - делимое - и подключает к нему выход усилителя 1 постоянного и переменного напряжений . Переключатель I4 отключает вход элемента 12 сравнения от источника 2 йостоянного напряжения и подключает его к выходу выпрямителя 5. Переключатели 13 и 9 отключают соответственно входы элементов 15 и 10 памяти от выходов элементов 12 и 6 сравнения.

В результате в продолжение второго такта сохраняются сформированные в первом такте значения коэффициентов усиления усилителей 16 и 7.

Напряжение, соответствующее делителю UgCt), одновременно и параллельно масштабируется усилителями 1 и 16, а также усилителем 7, преобразуется в постоянное напряжение выпрямителями 5 и 8 и поступает на входы элемента 6 сравнения. Полученное в результате сравнения разностное напряжение через управляющий вход усилителя 1 воздействует на коэффициент усиления последнего таким образом, чтобы достичь равенства вьтрямленнык напряжений на входах элемента 6 сравнения.

После завершения процесса уравновешивания статическое состояние устройства может быть описано системой уравнений:

V,K,K,,K5(H&,v,b-S,e.5{V2K,v,k,Ke(i.s,.8{;v,); (5;

V,-,K,K3,(4)

где Vg - выходное напряжение устройства,

S,tv.V

и5,.,К,- соответственно погрешности усилителя 1 и усилительно- вьтрямительного канала, включающего второй усилите

9

16 и первый выпрямитель 5, определяемые значением информативного параметра напряжения U2(t).

. Решение полной системы уравнений (l)...(4) относительно выходного напряжения „ возможно при равенстве и неизменности значений коэффициентов усиления усилителей 16 и 7 и выпрямителей 5 и 8 в первом и втором тактах работы устройства, а также при равенстве коэффициента усиления усилителя 1 для постоянного и переменного напряжений. При вьтолнении указанных условий имеет место уравнение относительно Vg

V -V К v- , bS,v,V.6,,av.K,rV; ()

где К J - коэффициент преобразования

фильтра 3.

Из уравнения (5) следует линейная зависимость выходного напряжения

устройства от отношения информативных параметров входных напряжений. Если составляющие суммарной огрешности достаточно малы (меньше 5%),то выражение (5) может быть

прощено:

..-8,,Ду,кЛ-8,,; SB-,6,5W-S,,,5tv,K,VS,{v,V г)

I

Здесь, учитывая промежуточное рё- шение системы уравнений (1)-(3 относительно Kj и пренебрегая при этом погрешностями, получим К- -гр/ откуда Vj k, 5 в результате

, 5,.ЦуЛ. (8)

Так как усилитель 1 являетс я высо- колинейным элементом в большом диапазоне значений Vg и его непрерывный динамический диапазон может достигать значений больших 60 дБ, то и диапазон измерений устройст-- ва, определяемый динамическим диапазоном усилителя 1, принимает такие же значения. Влияние нелинейно- стей функций преобразования выпрямителей 5 и 8 в рассматриваемом случае исключается благодаря тому, что их рабочая точка находится в окрестностях одной точки функции преобразования, определяемой неизмённым значением V источника постоянного напряжения.

Данное устройство для измерения отношения двух переменных напряжений расширяет диапазон измерений при сохранении точности измерения.

Формула изобретени

Устройство для измерения отношения двух переменных напряжений по авт.св. № 911353, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения отношения двух переменных напряжений, в него введены второй усилитель, втрой элемент памяти, второй блок сравнения, третий и четвертый переРедактор М.Петрова Заказ 636/49

Составитель Е.Березов Техред Т.Тулик

Корректор С

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ключатели, причем второй усилитель включен между первым переключателем и первым вьтрямителем, четвертый

переключатель - между первым выпрямителем и первым элементом сравнения, выход источника постоянного напряжения соединен с одним из входов четвертого переключателя и с

одним из входов второго элемента сравнения, один из входов которого соединен с выходом первого вьтрями- теля, а выход через последовательно соединенные третий переключатель

и второй элемент памяти соединен с управляющим входом второго усилителя, управляющие входы третьего и четвертого переключателей соединены с блоком управления.

Корректор С.Шекмар

Изобретение может быть использовано в составе средств контроля параметров линейных радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - расширение диапазона измерения. Устройство содержит усилитель 1 постоянного и переменного напряжений, источник 2 постоянного напряжения, переключатели 4, 9, 13 и 14, выпрямители 5 и 8, элементы 6 и 12, усилители 7 и 16 и элементы 10 и 15 памяти. Блок 11 управления представляет собой rerfepa- тор тактовых импульсов и задает двухтактный режим работы устройства. В описании даны система урав нений, описывающая статическое состояние устройства, и уравнение, опи- сьшающее линейную зависимость выходного напряжения устройства от отношения информативных параметров входных напряжений. Изобретение дополнительное к авт.св. № 911353. 1 ил. ю о:) ел со