Измеритель коэффициента передачи делителя напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

О

ON О Ю

V4

VI

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано для допускового контроля резисторов при серийном производстве.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения зависимости коэффициента передачи от величины коэффициента преобразования переменного напряжения в постоянное.

На чертеже представлена схема измерителя коэффициента передачи делителя напряжения.

Измеритель коэффициента передачи делителя напряжения содержит источник 1 опорного напряжения, первый 2 и второй 3 делители напряжения, буферный усилитель 4, первый Б, второй 6 и третий 7 формирователи импульсов, делитель 8 частоты, преобразователь 9 переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, первый 11 и второй 12 числовые регистры, первый 13 и второй 14 коммутаторы, делитель 15 кодов и регистрирующий блок 16.

Первый выход источника 1 опорного напряжения соединен с общей шиной устройства, а второй выход - со вторым аналоговым входом коммутатора 14 и сигнальным входом делителя 2 напряжения.

Нулевой вход делителя 2 напряжения соединен с выходом коммутатора 14, а его выход - с входом буферного усилителя 4. Выход усилителя 4 через первый формирователь импульсов 5 соединен с тактовым входом делителя частоты 8, первым аналоговым входом коммутатора 13 и сигнальным входом делителя 3 напряжения.

Нулевой вход делителя напряжения 3 соединен с выходом первого коммутатора 13, а выход через последовательно соединенные преобразователь 9 переменного напряжения в постоянное и АЦП 10 соединен с информационными входами числовых регистров 11 и 12. Взаимоинверсные первый и второй выходы делителя частоты 8 соединены с управляющими входами коммутаторов 14 и 13 и входами второго 6 и третьего 7 формирователей импульсов. Выходы формирователей 7 и 6 соединены с тактовыми входами числовых регистров 11 и 12, выходы которых соединены с делителем 15 кода, выход которого соединен с входом регистрирующего блока 16.

Второй аналоговый вход коммутатора

13и первый аналоговый вход коммутатора

14соединены с общей шиной устройства.

Источник 1 опорного напряжения предназначен для выдачи опорного переменного напряжения. Формирователи 5-7 импульсов служат для формирования тактовых импульсов. Делитель 8 частоты предназначен для выдачи управляющих сигналов на коммутаторы 13 и 14 и формирователи 6,7 импульсов. Он может

быть выполнен из счетчика-делителя на 10, тактируемого импульсами с выхода формирователя 5 импульсов, и триггера, тактируемого импульсами с выхода этого счетчика-делителя. Числовые регистры 11 и

0 12 служат для хранения цифровых кодов, формируемых на выходе аналого-цифрового преобразователя 10. Делители 2 и 3 предназначены для уменьшения уровня напряжения с выходов источника 1 напряжения и

5 буферного усилителя 4. Буферный усили- тель4 предназначен для согласования работы делителя 2 напряжения с другими узлами устройства. Он представляет собой операционный усилитель, включенный по схеме

0 усилителя с единичным коэффициентом усиления. Коммутатор 14 служит для подключения нулевого входа делителя 2 напряжения либо к выходу источника 1 опорного напряжения, либо к общей шине. Коммутатор 13

5 предназначен для соединения нулевого входа делителя 3 напряжения либо с общей шиной, либо с выходом буферного усилителя 4. Преобразователь 9 предназначен для преобразования переменного напряжения

0 в постоянное, а АЦП 10 - для преобразования этого постоянного напряжения в цифровой код. Делитель 15 кодов служит для осуществления арифметической операции деления кодов, хранящихся в числовых ре5 гистрах 11 и 12. Регистрирующий блок 16 служит для хранения и визуального отображения результирующего кода на выходе делителя 15 кодов.

Измеритель коэффициента передачи

0 делителя напряжения работает следующим образом.

В исходном состоянии нулевой вход делителя напряжения 2 через коммутатор 14 соединен с общей шиной, а нулевой вход

5 делителя 3 напряжения через коммутатор 13 - с выходом буферного усилителя 4.

В первом такте переменное испытательное напряжение ии со второго выхода источника 1 опорного напряжения поступа0 ет на сигнальный вход делителя 2 напряжения, на выходе которого формируется напряжение Ugi, равное

ц .-цZBXI R2m

5 - Ul 7RTTTbT TR,lb (1)

где ZBxi - входное сопротивление буферного усилителя 4;

Ri,R2 - сопротивления резисторов делителя 2 напряжения;

DM испытательное напряжение источника 1 опорного напряжения

В буферном усилителе 4 напряжение Уи1 усиливается на величину коэффициента усиления Ку 1. С выхода усилителя 4 напря- жение Uy поступает на сигнальный вход делителя 3 напряжения, на выходе которого формируется напряжение

U24j l 2jЈi +R2..

9 yZBx2(R +RJ) + Ri R2

LU

Zoxl R2

ZnxTTRT + R2T+ R R

,vZnx2()

X I4y ,-Г .

Znx2(Rl + R2) + Rl R2

где RI RZ - сопротивления резисторов делителя 3 напряжения.

В преобразователе 9 напряжение Ug2 преобразуется в постоянное напряжение Uni. равное

Uni ug2 кп - uu zB7f( + Rf iK ZBx2(Ri+Rj)(

7 « iNn i-J)

ZOX2(Ri + R2 -t Ri R-

где Кп - коэффициент преобразования переменного напряжения в постоянное преобразователя 9;

Ку - коэффициент усиления буферного усилителя 4.

В АЦП 10 напряжение Uni преобразуется в двоичный код NI, эквивалентный напряжению Uni. и подается на информационные входы числовых регистров 11 и 12. Первый такт длится 10 периодов следования ии.

Из напряжения Uy, имеющеюся на выходе буферного усилителя 4. формирона- тель 5 импульсов вырабатывает импульсы с частотой следования Uu, которые поступают затем на тактовый вход делителя 8 частоты Делитель 8 частоты делит частоту полученных импульсов на 10, после чего уровни сигналов на взаимоинперсных (первом и втором) выходах делителя 8 частоты меняются на противоположные.

При этом формирователь 6 импульсов вырабатывает импульс, который записывает в числовом регисфе 12 (по его тактовому входу) код NI, поступающий с АЦП 10. Одновременно с второго и первого выходов делителя 8 частоты сигналы поступают на управляющие входы коммутаторов 13 и 14 и переключают их в состояние второго такта.

Во втором такте нулевой вход делителя 2 напряжения через коммутатор 13 соединен со вторым выходом источника 1 опорного напряжения, а нулевой оход делителя 3

5

10

напряжения чг-рцз ксммутаюр 14 с of 1 ПРИ шиной.

На выходе делителя 2 напряжения формируется напряжение U ji. равное

... (Ki - R2)

Uq, - U14 2- (Ж -+ р R- -R- W

В буферном усилителе 4 напряжение Ugi усиливается на величину Ку 1, так что на ныходе усилителя 4 имеет место напряжение Uy Ugi Ку. Напряжение Uy поступает на сигнальный вход делителя 3 напряжения, на выходе которого напряжение UgC равно

ZBXi(Ri+R2) x U ZexTTR 1 + R2T + R1 R2

КУ

ZBX2 R21

(5)

ZBX2(Rl -fR -f-Rl RJ В преобразователе 9 переменного напряжения в постоянное напряжение Ug2 преобразуется в постоянное напряжение Un2, равное

ZexilRi +R2) „

Up2 - UU 2вх1 р-- + Щ + R- R2

у Znx2 R2

yZBx2(Ri +R2)

RlRj

Кп,

(6)

В АЦП 10 напряжение Un2 преобразуется в код N2. Второй такт длится также 10 периодов следования Un, после чего аналогично первому такту на выходах делителя 8 частоты снова меняются уровни сигналов на противоположные. Формирователь 7 импульсов вырабатывает импульс, который записывает по тактовому входу в числовом регистре 11 код N2. поступающий из АЦП 10. При этом коммутаторы 13 и 14 переключаются в состояние первого такта.

Записанные в первом и втором тактах в регистрах 12 и 11 коды NI и N2 поступают на входы делителя 15 кодов, где осуществляется арифметическая операция вычисления результирующего кода N псего измерения по формуле

N Ni/N2,(7)

где NI. N2 - результирующие коды 1 и 2 тактов измерения.

Код N подается на регистрирующий блок 16, где отображается в удобном для оператора виде (например, в виде цифровой информации).

Полученный код N эквивалентен отношению напряжений Uni/Un и равен

U

1, ZBxi R

Kv

Un2 ZBX (Ri +H:) + Ri

ZBx2(R) +RJ) + Ri R2

ZBXi(Rl +R2) + RiR2 Uu ZBx1 (Ri + Rz) K7

ZBx2 (Ri + RJ) + Ri R.2 R2

ZBx2 R2

Ri +R2 К

Kn

Ri +R2

,8

K1

(8)

где К,К-коэффициенты передачи делителей напряжения 2 и 3.

Из выражения (8) видно, что на конечный результирующий код не оказывают вли- яние входные сопротивления ZBxi (буферного усилителя 4) и ZBx2 (преобразователя 9 переменного напряжения в постоянное), а также коэффициент усиления Ку (буферного усилителя 4) и коэффициент преобразования Кп переменного напряжения в постоянное (преобразователя 9).

Если делитель 3 напряжения с коэффициентом передачи К принять за эталонный, то коэффициент К исследуемого делителя напряжения 2 можно определить из выражения

К N -К

i

Формула изобретения Измеритель коэффициента передачи делителя напряжения, содержащий источник опорного напряжения, первый выход которого соединен с общей шиной устройства, второй выход - с вторым аналоговым входом второго коммутатора, первый делитель напряжения, выход которого соединен

с входом буферного усилителя, выход которого соединен с первым аналоговым входом первого коммутатора, сигнальным входом второго делителя напряжения и через первый формирователь импульсов с тактовым входом делителя частоты, нулевой вход второго делителя напряжения соединен с выходом первого коммутатора, выход второго делителя напряжения через последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное и аналого-цифровой преобразователь соединен с информационными входами первого и второго числовых регистров, взаимоинверсные первый и второй выходы делителя частоты соединены с управляющими входами второго и первого коммутаторов и входами второго и третьего формирователей импульсов, выходы которых соединены с

тактовыми входами второго и первого числовых регистров, выходы которых соединены с входами делителя кодов, выход которого соединен с входом регистрирующего блока, причем второй аналоговый вход

первого коммутатора и первый аналоговый вход второго коммутатора соединены с общей шиной устройства, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, сигнальный вход первого делителя напряжения соединен с вторым выходом источника опорного напряжения, а его нулевой вход - с выходом второго коммутатора.

Изобретение может быть использовано для допускового контроля резисторов при серийном производстве. Цель изобретения - повышение точности измерения достигается за счет исключения зависимости конечного результата от величины коэффициента преобразования переменного напряжения в постоянное. Для этого в устройстве сигнальный вход первого делителя 2 напряжения соединен с вторым входом источника 1 опорного напряжения, а его нулевой вход - с выходом второго коммутатора 14. Кроме того, устройство содержит второй делитель 3 напряжения, буферный усилитель 4, первый 5, второй 6 и третий 7 формирователи импульсов, делитель 8 частоты, который управляет первым 13 и вторым 14 коммутаторами. Выход второго делителя 3 напряжения через последовательно соединенные преобразователь 9 переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь 10, а также первый 11 и второй 12 числовые регистры подключен к входам делителя 15 кодов, к выходу которого подключен регистрирующий блок. 1 ил.