Электронный вольтметр Советский патент 1991 года по МПК G01R19/02 

ё

Изобретение относится к элеткроизме- рительной технике и может быть использовано в измерительных генераторах низкочастотных сигналов, на выходах которых имеются гармонический сигнал и случайный шум. Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения шумового сигнала с нормальным законом распределения и повышение быстродействия измерения. Вольтметр содержит усилитель 1 с переключателем диапазонов измерений, детектор 2, фильтр 3 нижних частот, неинвертирующий усилитель 4, стрелочный прибор 10. Достижение поставленной цели обеспечивает введение резистора 14, делителя 11 напряжения подпитки, переключателей 12 времени усреднения и конденсаторов 13.-1 ил.

IF

о-

|Utf JIN J J I) Ј 1 jfc.aI X .

a

43 00

oc о ос

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве встроенного прибора в измерительных генераторах низкочастотных сигналов, на выходах которых имеются гармонический сигнал и случайный шум.

Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения шумового сигнала с нормальным законом распределения и повышение быстродействия измерения.

На чертеже представлена структурная схема электронного вольтметра.

Устройство содержит последовательно соединенные входной усилитель 1 с переключателем диапазонов измерений, детектор 2, фильтр 3 нижних частот (ФНЧ), неинвертирующий усилитель 4 на операционном усилителе 5 с первым и вторым резисторами 6 и 7, переменный резистор 8, третий резистор 9 и стрелочный прибор 10, второй зажим которого соединен сашиной нулевого потенциала.

Вход делителя 11 напряжения подпитки подключен к выходу усилителя 4, а выход - к первым неподвижным контактам переключателей 12.1,,..,12п времени усреднения, вторые неподвижные контакты которых подключены к выходу фильтра 3, а подвижные контакты - к первым выводам соответствующих конденсаторов 13.113л .усреднения,

вторые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала.

Четвертый резистор 14 подключен между выходом усилителя 4 и выходом детектора 2.

Неинвертирующий вход усилителя 5 является входом усилителя 4, инвертирующий вход соединен с шиной нулевого потенциала через резистор 6, а с выходом усилителей 4 и 5 через резистор 7.

Детектор 2 может быть выполнен на двух однополупериодных выпрямителях 15 и 16.

Электронный вольтметр работает следующим образом.

Измеряемый сигнал UBx поступает на входной усилитель 1, обеспечивающий требуемый входной импеданс вольтметра и напряжение на выходе в соответствии с выбранным поддиапазоном измерений, удобное для отсчета по стрелочному прибору 10. Выходное напряжение усилителя 1 преобразуется в детекторе 2 в двухполупе- риодное выпрямленное напряжение, сглаживается фильтром 3 с конденсаторами 13.1,...,13.усиливается усилителем 4, преобразуется в ток резисторами 8 и 9 и измеряется прибором 10, проградуированным по среднеквадратическому значению напряжения синусоидальной формы.

Напряжение UBX может быть как синусоидальным, так и случайным шумовым сигналом с нормальным законом распределения. Резистор 14 обеспечивает равенство коэффициента преобразования указанного шумового сигнала коэффициенту преобразования синусоидального сигнала за счет выбора определенного соотношения его сопротивления RM, выходного сопротивления R2

детектора 2, сопротивлений Re.R резисторов 6 и 7, например

, .

Постоянная времени фильтра 3 нижних частот должна быть значительно больше периода синусоидального сигнала или времени корреляции шумового сигнала.

Это приводит к тому, что при измерении напряжения синусоидального сигнала с частотами единицы герц или напряжения узкололосных шумов с полосой (по уровню минус 3 дБ), составляющей также единицы герц, необходимое время усреднения, равняется десяткам секунд. Введение п переключателей 12.112.п времени

усреднения и конденсаторов 13.1,...,13.п усреднения позволяет так коммутировать время усреднения (измерения), чтобы в диапазонах низких и высоких частот оно было значительно ниже, чем в диапазоне

инфранизких частотах (до 20 Гц). Кроме того, при переходе с одного частотного диапа- зона на другой, время измерения напряжения снижается благодаря введению делителя 11-напряжения подпитки. Он

обеспечивает нахождение конденсаторов 13.1,...,13.п усреднения, не подключенных в данный момент к ФНЧ 3, под потенциалом. Тем самым при подключении конденсаторов 13,113.п ФНЧ 3 не требуется время

(до десятков секунд) на заряд этих конденсаторов.

Формула изобретения Электронный вольтметр, содержащий

последовательно соединенные входной усилитель с переключателем поддиапазонов измерений, детектор, фильтр нижних частот, неинвертирующий усилитель, переменный резистор, третий резистор и стрелочный прибор, второй зажим которого соединен с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий усилитель выполнен на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого является входом неинвертирующего усилителя, инвертирующий вход через первый резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а через второй резистор - с выходом операционного усилителя, который является выходом неинверти- рующего усилителя,ч-о тличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерения напряжения шумового сигнала с нор- мальным законом распределения и повышения быстродействия измерения, в него введены четвертый резистор, делитель напряжения подпитки, п переключателей времени усреднения, л конденсаторов усреднения, четвертый резистор включен между выходом неинвертирующего усилителя и выходом детектора, вход делителя

0

напряжения-подпитки соединен с выходом неинвертирующего усилителя, а выход - с вторыми неподвижными контактами переключателей времени усреднения, первые неподвижные контакты которых подключены к выходу фильтра нижних частот, а подвижные контакты - к первым выводам соответствующих конденсаторов усреднения, вторые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала