Устройство для измерения токовых шумов двухполюсников Советский патент 1989 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения токовых шумов двухполюсников и автоматической их разбраковки.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения измерения токовых шумов двухполюсников при разнополярном прилржении постоянного напряжения к двухполюсникам и их автоматической разбраковки.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока разбраковки; на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 регулируемого постоянного напряжения, источник 2 синусоидального напряжения калибровки, первый 3-1, второй 3-2, третий 3-3, четвертый 3-4 переключатели, испытуемый двухполюсник 4, первый 5-1 и второй 5-2 балластные резисторы, низкоомный проволочный резистор 6, выключатель 7, пятый переключатель 8, конденсатор 9, ограничитель 10 амплитуды, широкополосный усилитель 11, избирательный усили- тель 12, квадратичный детектор 13, интегратор 14, первый 15-1, второй 15-2, третий 16-1, четвертый 16-2 компараторы, блок 17 разбраковки, электронный ключ 18, источник 19 опорного напряжения, многоступенчатый аттенюатор 20, индикаторный блок 21 и выходные клеммы Больше 22, Норма 23, Меньше 24, причем -выход широкополосного усилителя 11 подключен к входу цепи последовательно соединенных многоступенчатого аттенюатора 20, избирательного усилителя 12 и квадратичного детектора 13, выход которого соединен с первым входом ий- ; тегратора 14 и входом индикаторного блока 21, второй вход интегратора 14 соединен с первым выходом электронного ключа 18, выход интегратора 14 соединен с подвижным контактом тре- тьего переключателя 3-3, первьй не- подвижньй контакт которого соединен с первьми входами первого 15-1 и второго 15-2 компараторов, второй неподвижный контакт третьего переключйтеля 3-3 соединен с.первыми входами третьего 16-1 и четвертого 16-2 компараторов. Вторые входы всех четырех компараторов соединены соответствен-

5

0

5

0 5 0 5 Q

но с первым, вторым, третьим и четвертым выходами источника 19 опорных напряжений. Выходы компараторов соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока 17 разбраковки, пятый выход которого соединен с вторым выходом электронного ключа 18.

Первый, второй и третий выходы блока 17 разбраковки соединены с выходными клеммами Больше 22,Корма 23 и Меньше 24. Первый вывод конденсатора 9 соединен с подвижным контактом пятого переключателя 8, первый неподвижный контакт которого соединен с подвижным контактом второго переключателя 3-2, первый неподвиж- ньм контакт которого соединен с первым выводом первого балластного резистора 5-1 и через первую пару контактов четвертого переключателя 3-4 с вторым выводом испытуемого двухполюсника 4, первьй вывод которого соединен через первую пару контактов первого переключателя 3-1 с первым выводом источника 1 регулируемого постоянного напряжения, второй вывод которого соединяется через вторую пару контактов первого переключателя 3-1 с вторым выводом испытуемого , двухполюсника 4, первьй вывод которого соединяется через вторую пару контактов четвертого переключателя 3-4 с первым выводом второго балластного резистора 5-2 и с вторым неподвижным контактом второго переключателя 3-2. Вторые выводы первого 5-1 и второго 5-2 балластных резисторов соединены с первым выводом низкоомного проволочного резистора 6, вторым неподвиж- ным контактом пятого переключателя В и неподвижным контактом выключателя 7, подвижньй контакт которого соединен с первым выводом источника 2 синусоидального напряжения калибровки. Второй вывод источника 2 синусоидального напряжения калибровки, третий вывод источника 1 регулируемого постоянного напряжения и второй вывод низкоомного проволочного резистора 6 подключены на общий провод общую шину . На входе широкополосного усилителя II подключен ограничитель 10 амплитуды .

Блок 17 разбраковки содержит эле- ;менты И 25-1 и 25-2, элементы ИЛИ-НЕ 26-1, 26-2, триггеры 27-1, 27-2, 27-3, 27-4, элемент ИЛИ 28, элементы

И 29, 30, выходные клеммы индикации Больше 22 (Вых.1), Норма 23 (Вых.2), Меньше 24 (Вых.З), причем выход компаратора 15-1 соединен с первыми входами элемента И 25-1 и ИЛИ-НЕ 26-1, выход компаратора 16-2 соединен с вторыми входами элементов И 25-2, ИЛИ-НЕ 26-2, выходы элементов 25-1, 26-1, , 26-2 соединены с первыми входами, соответственно, триггеров 27-1, 27-2, 27-3, 27-4, вторые входы которых подключены к второму выходу электронного ключа 18, выход триггера 27-1 соединен с первым входом элемента ИЛИ 28, выход триггера 27-2 соединен с первым входом элемента И 29, выход триггера 27-3 соединен с вторым входом элеменвходы компараторчв )- , 5-/ о-) , 16-2 соотвстгткенио поданы с .т sicioM- ника 9 опорных напряжений устпиовпч-ные значения опорных напряжений. Си- нусоидальпое напряженке кп-тибровки через разделительньп конденсатор 9 , подается на вход широкополосного усилителя 11. Пройдя последопательно через тракт усиления (блоки 11, 20 и 12) (временные диаграммы 1, 2, фиг. 3) и преобразуясь в квадратич- ном детекторе 13 (временная диаграмма 3, фиг. 3) и интеграторе 14 (временны е диаграммы 4, 5, фиг. 3), сигнал калибровки поступает через подвижный и первый неподвижный контакты переключателя 3-3 на первые входы компараторов 15-1 и 16-1. Если сиг

Изобретение может быть использовано для измерения токовых шумов двухполюсников и их автоматической разбраковки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей-достигается путем обеспечения измерения токовых шумов двухполюсников при разнополярном приложении постоянного напряжения и их автоматической разбраковки. Устройство позволяет осуществить три режима работы: режим калибровки, ручной, режим замера эффективного напряжения токовых шумов и режим автоматической разбраковки двухполюсников. Источник 1 постоянного напряжения подключается к испытуемому двухполюснику 4 и к входу последовательно соединенных конденсатора 9, ограничителя 10 амплитуды, широкополосного усилителя 11, многоступенчатого аттенюатора 20, избирательного усилителя 12, квадратичного детектора 13 и индикаторного блока 21 с помощью переключателей 3-1, 3-2, 3-4, балластных резисторов 5-1 и 5-2 и низкоомного проволочного резистора 6. Для осуществления режима калибровки служат источник 2 синусоидального напряжения калибровки, выключатель 7 и переключатель 8. Для осуществления режима автоматической разбраковки введены интегратор 14, электронный ключ 18, источник 19 опорного напряжения, переключатель 3-3, коммутаторы 15-1, 15-2, 16-1, 16-2, блок 17 разбраковки с выходными клеммами "больше" 22, "норма" 23 и "меньше" 24. 1 ил.

та ИЛИ 28, выход триггера 27-4 соеди- 20 нал калибровки, прошедший усилительнен с вторым входом элемента И 29, выход элемента ИЛИ 28 одновременно соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 30 и с выходной клеммой 22 (Вых.1) индикации Больше, выход элемента И 29 одновременно соединён с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 30 и с выходной . клеммой 24 (Вых.3) индикации Меньше, выход элемента ИЛИный тракт, на входе компараторов окажется ниже уровня срабатывания компараторов (временная диaгpaм a 5, позиция 1, фиг. 3), на выходах ко-мпа 25 раторов 15-1 и 16-1 будут сохраняться уровни напряжений логических О, следовательно, на выходе логического элемента И 25-1 (фиг.2) будет уровень логического О и с триггера 27-1 буНЕ 30 соединен с выходной клеммой 23 0 дет вьщан на первый вход логического (Вых.2) индикации Норма.элемента ИЛИ 28 уровень напряжений .

О

35

Устройство позволяет бсуществить следующие рехшмы работ: режим калибровки; ручной режим замера эффективного напряжения токовых шумов как при прямом прохождении постоянного тока через двухполюсник, так и при обратном ( двухполярный замер ; режим автоматической разбраковки двухполюсников .

Режим калибровки устройства осуществляется перед установкой режима измерений токовых щумов путем пода чи синусоидального напряжения заданной амплитуды от источника 2 синусои- д

. дальнего напряжения калибровки на низкоомный проволочный резистор 6 при замкнутом положении выключателогического U. Так как первые входы компараторов 15-2, 16-2 отключены н на них не поступает сигнал от интегратора, на выходах компараторов 15-2, 16-2 также будут уровни напряжения логических О, следоватешьно, через аналогичную цепь (25-2, 27-3) на второй вход логического элемента ИЛИ 4Q 28 будет выдан уровень напряжений логического О и с выхода логического .элемента 28 будет выдан также уровень напряжения логического О, индикатор Больше (Вых.1) не срабатывает.

Поскольку на первый и второй выходы логического элемента ИЛИ-НЕ 26-1 подаются уровни напряжения логических О, на выходе элемента 26-1 бу- ля 7. дет выдан уровень напряжения логн Через подвижный и второй неподвиж- JQ ческой 1, в результате триггер 27-2 ный контакты переключателя 8 конден- выдаст также уровень напряжения логи- сатор 9 подключается к первому выво- ческой 1 на первый вход логического ду низкоомного проволочного резисто- элемента И 29. Аналогично сработает ра 6. Многоступенчатый аттенюатор 20 цепь (26-2, 27-4), и на второй вход в исходном положении дпя калиСровки , логического элемента И 29 будет вы- устанавливается на заданнре (макси- дан уровень напряжения логической

мапьное) затухание. Электронный ключ 18 устанавливается в автономный автоматический режим работы. На вторые

1 , который поступает одновременно

ный тракт, на входе компараторов окажется ниже уровня срабатывания компараторов (временная диaгpaм a 5, позиция 1, фиг. 3), на выходах ко-мпа 25 раторов 15-1 и 16-1 будут сохраняться уровни напряжений логических О, следовательно, на выходе логического элемента И 25-1 (фиг.2) будет уровень логического О и с триггера 27-1

логического U. Так как первые входы компараторов 15-2, 16-2 отключены н на них не поступает сигнал от интегратора, на выходах компараторов 15-2, 16-2 также будут уровни напряжения логических О, следоватешьно, через аналогичную цепь (25-2, 27-3) на второй вход логического элемента ИЛИ 28 будет выдан уровень напряжений логического О и с выхода логического элемента 28 будет выдан также уровень напряжения логического О, индикатор Больше (Вых.1) не срабатывает.

Поскольку на первый и второй выходы логического элемента ИЛИ-НЕ 26-1 подаются уровни напряжения логичес1 , который поступает одновременно

на второй вход логического элемента ИЛИ-НЕ 30 и на индикатор Меньше н выходную клемт 24 (Вых . 3) . НезавИ симо от того, что подается на первый вход элемента 30, на выходе его будет установлен уровень напряжения логического о и, следовательно, индикатор Норма (Вых.2) не сработает, срабо тает только индикатор Меньше (Вых.З), на которьш выдается уровень напряжен ия логической 1 (временнай диаграмма 6, фиг.З). Этим фиксирует- 1ся недостаточный уровень начального усиления измерительного тракта (11, 20, 12, 13, 14).

Если сигнал калибровки на входе компараторов выше уровня срабатывания компараторов (временная диаграмма 5, позиция 3, Лиг.З), на выходе компараторов , 16-1 возникает уровень напряжения логической 1 Iследовательно, на выходе логического элемента И 25-1 установится уровень напряжения логической 1, . воздействующий на первьй вход триггера 27-1. На выходе триггера 27-1 yc-j Становится уровень напряжения логичес- Хой 1. С выхода триггера 27-1 уро

:вень напряжения логической 1 по- ступает на первый вход логического ;элемента ИЛИ 28, следовательно, на i выходе логического элемента ИЖ 28 :установится уровень напряжения логи- 1 независимо от того, что

ческой

будет поступать на его второй вход. Сработает индикатор Больше (ВыхП) (временная диаграмма 17, фиг.З). Поскольку на первый вход логического элемента ИЛИ-НЕ 30 поступит уровень напряжения логической 1, то на выходе элемента 30 установится уровень напряжения логического О независимо от того., что будет подано на второй его вход, при этом индикатор Норма (Вьгк.2) не сработает. Поскольку не первый и второй входы ло гического элемента ИПИ-НЕ 26-1 поступают с компараторов 15-1, 16-1 уровн

напряжения логической 1 , на выходе

элемента 26-1 установится уровень на пряжения логического О. Следова- тельно, на выходе триггера 27-2 будет сохраняться уровень напряжения логического О, поступающий на пер- |вый вход логического элемента И 29. Независимо от уровня напряжения на втором входе последнего, на выходе логического элемента И 29 установитJQ|5

20 25

35

40

45

50

ся уровень напряжения логического О, вследствие чего не сработает индикатор Меньше (Вых.З). Калибровка заключается в том, что изменяя положение регулировки Усиление усилителя 12, добиваются такого уровня сигнала калибровки на входе компараторов (фиг.З, позиция 2), чтобы устойчиво срабатывал компаратор 15-1 и не срабатывал компаратор 16-1.

В результате этого на выходе логических элементов ИЛИ 28 и И 29 установится уровень напряжения логического О, поэтому на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 30 установится уровень напряжения логической 1, следовательно, сработает только индикатор Норма (Вых.2), этим фиксируется завершение калибровки в 1-м положении переключателя 3-3.

Аналогично протекают процессы при замыкании подвижного и второго неподвижного кантактов переключателя 3-3 и установки заданного уровня синусоидального напряжения на выходе генератора.

При этом калибровка осуществляется путем изменения уровней опорных напряжений с третьего и четвертого выходов источника 19 опорных напряжений так, чтобы сработал устойчиво компаратор 15-2 и не срабатывал бы компаратор 16-2, контроль этого осу ществляется по ycтoйчIiвo fy срабатыванию индикаторов Норма (Вых.2), несрабатыванию индикаторов Меньше (Вых.З) и Больше (Вых.I). На этом режим калибровки завершается.

При ручном режиме замера эффективного напряжения токовых шумов выключатель 7 устанавливается в разомкнутое состояние, к входным клеммам подключается контролируемый двухполюсник. Переключатели 3-1 - 3-4 устанавливаются в первое положение, переключатель 8 устанавливается во второе положение, соответствующее первому замеру токовых шумов двухполюсника 4 :при прохождении через него постоянно- го тока в прямом направлении. По- предварительному замеру сопротивления двухполюсника 4 в прямом направлении устанавливается, соответственно, величина сопротивления балластного резистора 5-1. Электронный ключ 18 устанавливается в автономный автоматический режим работы. На выходе источника 1 регулируемого постоянного напряжения устанавливается расчетное значение напряжения. Наблюдая за индикаторами Меньше (Вых.З), Норма (Вых.2) и Больше (Вых.1), с помощью многоступенчатого аттенюатора 20 устанавливают такое затухание, при котором надежно будет срабатыват индикатор Норма (Вых.1). Соответствующему значению затухания много- ступенчатого аттенюатора 20 по таблице определяют величину эффективного напряжения токовых шумов двухполюсника при прямом замере.

Для замера токовых шумов двухпо- люсника при прохождении постоянного тока через двухполюсник в обратном направлении выключают источник регулируемого постоянного напряжения, пе реклк1чатели 3-1 - 3-4 устанавливают во второе положение, устанавливают величину сопротивления балластного резистора 5-2, соответствующую сопротивлению двухполюсника 4 в обратном направлении. Устанавливают расчетное значение напряжения на выходе источника 1 регулируемого постоянного напряжения (злектронный ключ находится в автономном автоматическом режиме).

Аналогично, изменяя величину зату хания многоступенчатого аттенюатора 20, добиваются устойчивого срабатывания индикатора Норма (Вых.2). Соответствующему значению затухания многоступенчатого аттенюатора 20 по таблице определяют величину эффективного напряжения токовых шумов двухполюсника при обратном замере. В режиме автоматической разбраковки выключатель 7 устанавлива ется в разомкну- тое состояние, согласно таблицы для контролируемого двухполюсника 4 по известному номиналу его сопротивления выставляются значения балластных резисторов 5-1 и 5-2, и многоступен- чатым аттенюатором 20 устанавливается требуемый уровень затухания, двухполюсник 4 переключается для измерения токовых шумов таким образом, чтобы первый замер осуществлялся при прямом прохождении постоянного тока через двухполюсник 4, а второй.замер осуществлялся при обратном прохождении постоянного тока чере двухполюсник 4, на первом и втором выходах не- точника 1 регулируемого напряжения устанавливаются заданные постоянные напряжения и запускается устройство автоматического переключения. Работа

Q

}5 20 25

ЗО Q . jO с

35

устройства в рекиме автоматическпй разбраковки иллюстрируется фнг.З.

На временной дliarpaм e 6 (.З) представлена временная характеристика Меньше при уровне сигнала на кы- ходе интегратора ниже уровня с.-абаты- вания компараторов. На временных диаграммах (7 - 12) представлены яре- менные состояния Вых.З, Вых.2, Вьгх . 1 при уровне сигнала первого З амера Норма, второго (при обратном прохождении постоянного тока через двухполюсник) - Больше. На вре- меннь1х диаграммах (13 - 18) представлены временные состояния Вых.З, Вых.Г , Вых. 2 при уровне сигнала первого замера - Больше, второго - Норма.

Формула изобретения

Устройство для измерения токовых шумов двухполюсников, содержащее последовательно соединенные конденсатор и широкополосный усилитель, а также избирательньЕЙ усилитель, квад- ратичньш детектор, регистрирующий блок, первый и второй переключатели, источник регулируемого постоянного напряжения, балластный резистор и клеммы для подключения испытуемого двухполюсника, отличат щее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерения токовых шумов двухполюсников при разнопрлярном приложении постоянного напряжения к двухполюсникам и их автоматической разбраковки, введены второй балластный резистор, многоступенчатый аттенюатор, интегратор, злектронный ключ, три переключателя, источник опорного напряжения, четыре компаратора, блок разбраковки, источник синусоидального напряжения калибровки, низкоомный проволочный резистор, выключатель, выходные клеммы блока разбраковки соответственно Больше, Норма, Меньше и ограничитель амплитуды, причем выход широкополосного усилителя через многоступенчатый аттенюатор подключен к входу избирательного усилителя, выход которого через квадратичнЬш детектор соединен с входом регистрирук)п;его блока и с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с первым выходом электронного ключа, а выход -,

с 11(5движным контактом третьего переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первыми входами nepBOi o и второго компараторов, а второй неподвижный контакт - с первыми входами третьего и четвертого компараторов, вторые входы четырех ;компараторов соединены соответственно ic первыми, вторым, третьим и четвер- тым выходами источника опорных на- I пряжений, выходы компараторов соот- ветстБенно соединены с первым, вто- рым, третьим и четвертым входами бло- ка разбраковки, пятый вход которого :соединен с вторым выходом электронно- iго ключа, первый, второй и третий вы- ходы блока разбраковки соответственно : являются выходами сигналов Больше,, I Норма и Меньше устройства, пер- ; вый вывод 1(сонденсатора соединен с ;подвижным контактом пятого переключа- теля, первый неподвижный контакт ко- торого соединен с подвижным контактом

второго переключателя, первый непод- )25 калибровки, третий вьшод источника

вижный контакт которого соединен с aiepBbiM выводом первого балластного

резистора и через первую пару контактов четвертого переключателя - с вто- :рой клеммой дпя подключения испытуе-

мого двухполюсника, а первая клемма

соединена через первую пару контактов первого переключателя с первым выходом источника регулируемого постоянного напряжения, второй выход которого соединен через вторую пару контактов первого переключателя с второй клеммой для подключения испытуемого двухполюсника, а первая клемма подключена через вторую пару контактов четвертого переключателя к первому выводу второго балластного :резистора и второму неподвижному кон- такту второго переключателя, вторые выводы первого и второго балластных резисторов вместе соединены с первый выводом низкоомного проволочного резистора, вторым неподвижным контактом пятого переключателя и неподвижным контактом выключателя, подвижный контакт которого соединен с первым выводом источника синусоидального напряжения калибровки, второй вывод источника синусоидального напряжения

регулируемого постоянного напряжения и второй вывод низкоомного проволочного резистора соединены с общей шиной, а на входе широкополосного усилителя включен ограничитель амплитуды.

ф1/е.1