Устройство для измерения параметров R @ С @ двухполюсников,входящих в состав трехполюсной замкнутой электрической цепи Советский патент 1988 года по МПК G01R27/26 

со

О5

4

со со о

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано в автоматизированных измерительных системах при измерении параметров двухполюсников, установленных на печатных платах и в гибрид ных узлах.

Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и надежности за счет уменьгаения числа коммутаций.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения параметров , двухполюсников, входящих в состав трехполюсной замкнуто электрической цепи.

Схема содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, коммутатор 2, счетчик 3, первый 4 и второй 5 цифро аналоговые преобразователи, первый 6 и второй 7 фильтры, источник 8 образцового напряжения, источник 9 тестового воздействия, счетчик 10 числа преобрзований, кнопку 11 Пуск, триггер 12 запуска, управляющий счетчик 13, аналого-цифровой преобразователь 14, операционный усилитель 15, образцовый резистор 16, клеммы 17-19 для подключения трехполюсника, управляе- ьый ключ 20, цифровой управляемый резистор 21 и блок 22 пь числения.

Клемма 18 для подключения трехполюсника соединена с инвертирующим входом операционного усилителя 15, в отрицательную обратную связь которого включен образцовый резистор 16, вход Установка в единицу триггера

12запуска соединен через кнопку 11 пуска с общей шиной, а вход Установка в О соединен с выходом Конец вычисления блока 23 вычисления, выход триггера 12 запуска соединен с входами установка в О счетчиков

3, 10, и 13, выход Прямой перенос последнего соединен с входом Пуск аналого-цифрового преобразователя 14, выход Конец преобразования которого соединен с блоком 22 вычисления и с входом Прямой счет счетчика 10 числа преобразований, вход Прямой счет управляющего счетчика

13соединен с генератором 1 прямоугольных импульсов и коммутатором

2, выходы последнего соединены соответственно с входами Прямой счет и Обратный счет сч(тчика 3, а управляющий вход коммутатора 2 соединен с

вторым разрядом счетчика 10 числа Г преобразований, выходы первого и второго разрядов которого соединены

с блоком 22 вычисления и с входом

предварительной записи и информационными входами счетчика 3, выход которого соединен с цифровыми входами первого 4 и второго 5 цифроаналоговых преобразователей, входы источник опорного напряжения которых соединены соответственно с выходами положительной и отрицательной полярностей источника 8 образцового

напряжения, а выходы цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первым 6 и вторым 7 фильтрами, причем выход первого фильтра 6 соединен с клеммой 19 для подключения трехполюсника, а выход второго фильтра 7 соединен с входом цифрового управляемого резистора 21, выход которого через управляемый ключ 20 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 15, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, вход Источник опорного напряжения которого со- соединен с источником 8 образцового

напряжения, а цифровые выходы аналого-цифрового преобразователя 14 соединены с цифровыми входами блока 22 вычисления, цифровые выходы которого соединены с цифровыми входами цифрового управляемого резистора 21, управляющий вход управляемого ключа 20 соединен с выходом первого разряда счетчика 10 числа преобразований, клемма 17 соединена с общей шиной.

Устройство для измрения параметров R;,C J двухполюсников, входящих в состав трехполюсной замкнутой элект-. рической цепи, работает следующим образом.

В исходном состоя1 ии триггер 12 запуска находится в единичном состоянии, выходы разрядов управляющего счетчика 13, счетчика 10 числа преобразований, счетчика 3 находятся в

нулевом состоянии, управляемый ключ 20 разомкнут. На выходе первого цифроаналогового преобразователя 4 с момента времени t форми руется отрицательное напряжение постоянного уровня, которое через фильтр 6 поступает на измеряемый двухполюсник, состоящий из резистора и конденсатора. На выходе операционного усилителя 15 устанавливается положи-

тельное напряжение постоянного уровня, пропорциональное только сопротивлению измеряемого резистора, так как сопротивление конденсатора по постоянному току стремится к бесконечности. Процесс измерения начинается после переполнения управляющего счетчика 13, который формирует сигнал для запуска .аналого-цифрового преобразователя 14. Каждый импульс парено са при переполнении управляющего счетчика 13 является командой начала преобразования выходного напряжения операционного усилителя 15 ана- ло1 о-цифрового преобразователя 14 в цифровой код. По окончанию каждого цикла преобразования с выхода аналого-цифрового преобразователя 14 формируется команда Конец преобразования, перепад напряжения из О в 1 которого поступает на счетный вход счетчика 10 числа преобразований, а все результаты преобразова- иия запоминаются в блоке 22 вычисления. На выходах счетчика 10 числа преобразований формируются коды, соответствующие номеру преобразования и управляющие режимами работы счетчи ка 3, блоком 22 вычисления, а также состоянием коммутатора 2 и управляемого ключа 20.

По первой команде Конец преобразования первый результат преобразования, соответствующий сопротивлению измеряемого резистора, запоминается в блоке 22 вычисления, с выхода которого вычисления поступает на группу входов цифрового управляемого резистора 21, устанавливая значение его сопротивления, равное измеренному. Кроме того, выход Первый разряд счетчика 10 числа преобразований по этой же команде устанавливается в единичное состояние, по которому управляеИ)1й ключ 20 заъыкается, а счетчик 3 переводится в режим счета последовательности импульсов генератора 1 прямоугольных импульсов, поступающих через Коммутатор 2 на вход Прямой счет счетчика 3. Цифроана- логовый преобразователь 4 формирует ступенчато нарастающее напряжение, которое сглаживается первым фильтром 6. Это напряжение поступает на измеряем 1Й двухполюсник, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 15. Одно64999

временно вторым цифроаналоговым преобразователем 5 формируется ступенчато убывающее напряжение, которое

5 сглаживается фильтром 7, а через цифровой управляемый резистор 21 и управляемый ключ 20 на инвертирующий вход операционного усилителя 15 поступает компенс1фующий ток, равный

10 по величине и обратный по знаку току, протекающему через измеряе1 1Й резистор на линейно изменяющемся участке тестового воздействия.

В результате на выходе операцион15 ного усилителя 15 с некоторой задержкой At устанавливается положительное напряжение постоянного уровня, пропорциональное емкости конденсатора. Это напряжение преобразуется

20 в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 14 по следующему импульсу переноса управляющего счетчика 13. Результат этого преобразования по второй команде Конец преобразова ния запоминается в блоке 22 вычисления, а на выходах счетчика 10 числа преобразований формируется код числа два, размыкая управляемый ключ 20 и устанавливая выходные раз30 ряды счетчика 3 в единичное состояние (так как на его информационных входах установлен уровень логической , а на установочный вход поступает уровень логического О соответ35 ствующий режиму записи,

Цифроаналоговый преобразователь 4 формирует положительное напряжение постоянного уровня, которое через фильтр 6 поступает на измеряемый

40 двухполюсник. На выходе операционного усилителя 15 устанавливается отрицательное напряжение постоянного уровня, пропорциональное сопротивлению измеряемого резистора, которое

45 преобразуется в цифровой код по третьему импульсу переноса управляющего счетчика 13. Результат этого преобразования по третьей команде Конец преобразования запоминается в блоке 22 вычисления, а с его выхода вновь поступает на группу цифровых входов цифрового управляемого резистора 21. На выходах счетчика 10 числа преобразований устанавливается код числа три, по которому управляемый ключ 20 замыкается, а счетчик 3 производит счет последовательности импульсов генератора 1 прямоугольных

50

55

импульсов, поступающих через коммутатор 2 на вход Обратный счет. Первый цифроаналоговый преобразователь 4 формирует ступенчато убывающее напряжение, сглаживаемое фильтром 6. Второй цифроаналоговый преобразователь 5 формирует ступенчато нарастающее напряжение, сглаживаемое вторым фильтром 7, задающее через цифровой управляемый резистор 2) и управляемый ключ 20 на инвентирующем входе операционного усилителя ток, равный по величине и обратный по знаку току протекающему через измеряемый резистор В результате на выходе операционного усилителя 15 устанавливается отрицательное напряжение постоянного уровня, пропорциональное емкости измеряемого конденсатора. Это напряжение преобразуется в цифровой ко по четвертому импульсу переноса управляющего счетчика 13, результат преобразования по четвертой команде Конец преобразования запоминается в блоке 22 вычисления, которое формирует сигнал конец измерения, устанавливающий триггер 12 запуска в первоначальное состояние, а следовательно, управляющий счетчик 13, счетчик 10 числа преобразований и счетчик числа импульсов установятся в нулевое состояние. Результаты преобразований, полученные при разнополярном воздействии тестового сигнала для каждого из измеряемых параметров, вычитаются в блоке 22 вычисления с целью устранения влияния на результаты измерения напряжения смещения нулевого уровня всего измерительного тракта.

Результаты преобразования аналоге цифрового преобразователя 14 с его цифровых выходов поступают на информационные входы блока 22 вычисления, последовательность записи информации в котором определяется сигналами с выходов первого и второго разрядов счетчика 10 числа преобразований.

Таким образом, по первой команде Конец преобразования результат преобразования записывается в первый регистр.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров двухполюсников, входящих

А999

в состав трехполюсной замкнутой электрической цепи, содержащее три клеммы для подключения исследуемой цепи,

одна из которых соединена с общей щиной, а вторая - с инвертирующим входом операционного усилителя и с образцовым резистором в цепи отрицательной обратной связи, а также кноп10 ку Пуск, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, быстродействия и надежности, в него введены триггер запуска, блок вычисления, счетчик числа преоб-

15 разований, счетчик, управляющий счетчик, аналого-цифровой преобразователь, генератор прямоугольных импульсов, коммутатор, источник образцового напряжения, первый и второй цифроанало20 говый преобразователь, первый и второй фильтры, цифровой управляемый резистор, управляемый ключ, причем вход Установка в 1 триггера запуска соединен через кнопку Пуск

25 с общей щиной, вход Установка в О соедияен с выходом Конец вычисления блока вычисления, а его выход

соединен с входами Установка в О счетчика числа преобразований, счетчика и управляющего счетчика, выход Прямой перенос которого соединен с входом Пуск аналогоцифрового преобразователя, выход Конец преобразования которого соединен с блоком вычисления и с входом Прямой счет счетчика числа преобразований, причем вход Прямой счет управляющего счетчика соединен с генератором прямоугольных импульсов и комму-

татором, выходы которого соединены с входами Прямой счет и Обратный счет счетчика, а управляющий вход коммутатора соединен с вторым разрядом счетчика числа преобразований

и вторым управляющим входом блока вычисления, выходы первого и второго разрядов которого соединены с блоком вычисления, с входом предва- рительной записи и информационными

входами счетчика, выходы разрядов которого соединены с цифровыми входами первого и второго цифроаналого- вых преобразователей, входы Источник опорного напряжения которых со-

единены соответственно с положительной и отрицательной полярностями источника образцового напряжения, а выходы цифроаналоговых преобразо7 1364999

вателей соединены соответственно с Источник опорного напряжения кото- первым и вторым фильтрами, причемрого соединен с источником образцо- выход первого фильтра соединен сво го напряжения, а цифровые выходы третьей клеммой для подключения из- аналого-цифрового преобразователя меряемого двухполюсника исследуемойсоединены с цифровыми входами блока цепи, а выход второго фильтра объеди-вычисления, цифровые выходы которого ней с входом цифрового управляемогосоединены с цифровыми входами цифро- резистора, выход которого через уп-вого управляемого резистора, а равляемый ключ соединен с инвертиру-ю управляющий вход управляемого клюющим входом операционного усилителя,ча соединен с выходом первого выход которого соединен с входом ана-разряда счетчика числа преобразо- лого-цифрового преобразователя, выходвания.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность измерения, быстродействие и надежность устройства.Для этого в устройство, содержащее три клеммы 17-19 для подключения исследуемой цепи, операционный усилитель 15 и кнопку 11, введены генератор 1 прямоугольных импульсов, коммутатор 2, счетчик 3, цифроаналоговые преобразователи 4 и 5, фильтры 6 и 7, источники 8 и 9 образцового напряжения и тестового воздействия, счетчик 10 числа преобразований, триггер 12 запуска, управляющий счетчик 13, аналого-цифровой преобразователь 14, управ- ляемый ключ 20 и блок 22 вычисления. Использование устройства уменьшает число коммутаций. 1 ил. (Л