АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ МИЛЛИВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1968 года по МПК G01R19/25 

Предлагаемое устройство относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для точных измерений действующих значений периодических напряжений произвольной формы в широкой полосе частот.

Известен автоматический цифровой милливольтметр переменного тока, содержащий усилитель с регулируемым усилением, коммутатор измеряемого и вспомогательного напряжений, компаратор, коммутирующий и запоминающий элементы, блок масштабного преобразования, блок сравнения, блок управления и индикатор отсчета.

Такое устройство имеет относительно узкую полосу частот, ограниченную допустимой погрешностью, из-за неравномерности амплитудно-частотных характеристик усилителя и входного делителя.

Описываемый цифровой автоматический милливольтметр переменного тока отличается тем, что в нем применен формирователь опорного напряжения, выход которого через управляемый ключ подключен, на вход усилителя с регулируемым усилением, причем первый вход формирователя опорного напряжения соединен с источником измеряемого напряжения, а второй вход - с выходом источника вспомогательного напряжения.

Это позволяет расширить частотную полосу измерений.

На чертеже представлена блок-схема автоматического цифрового милливольтметра переменного тока.

Милливольтметр содержит усилитель 1 с регулируемым усилением, коммутатор 2, источник 3 вспомогательного напряжения, управляемый ключ 4, формирователь 5 опорного напряжения, компаратор 6, масштабный преобразователь 7, коммутирующий элемент 8, запоминающий элемент 9, блок 10 сравнения, устройство 11 управления и индикатор 12 отсчета.

Принцип действия милливольметра по блок-схеме заключается в следующем. Перед измерением компаратор 6 калибруется образцовым напряжением U_об. По окончании калибровки компаратора его выход коммутирующим элементом 8 подключается к управляющему входу усилителя 1 и запоминающему элементу 9. Одновременно начинается калибровка устройства формирования опорного напряжения вспомогательным напряжением U_всп. Это же вспомогательное напряжение с выхода формирователя опорного напряжения через управляемый ключ 4 поступает на вход усилителя 1, на выходе которого формируется с высокой точностью напряжение, равное U_o6. В этом случае усилитель имеет некоторый коэффициент усиления, равный K₁, который определяется из следующего условия

U_всп·K₁=U_об.

По окончании формирования в усилителе с регулируемым усилением вспомогательного напряжения, равного U_o6, размыкается коммутирующий элемент 8, а на выходе формирователя 5 опорного напряжения формируется из измеряемого переменное напряжение U_оп≈ по действующему значению, равное U_всп независимо от частоты измеряемого напряжения U_x т.е.

U_оп≈=U_всп.

Одновременно этим же напряжением калибруется усилитель с регулируемым усилением, но так как его коэффициент усиления сохраняется запоминающим элементом на частоте вспомогательного напряжения равным K₁, а U_оп≈ имеет частоту измеряемого напряжения U_x, в общем случае отличную от частоты вспомогательного напряжения, то из-за неравномерности амплитудно-частотной характеристики усилителя на его выходе получают напряжение, не равное образцовому напряжению

U_oп≈·K₂=U_вых≠U_об.

По окончании калибровки усилителя 1 и компаратора 6 опорным переменным напряжением U_оп≈ выход компаратора вновь подключается к управляющему входу усилителя 1 и запоминающему элементу 9, а вход усилителя 1 коммутатором 2 - к источнику измеряемого напряжения U_x. На выходе усилителя в этом случае формируется напряжение, равное U_вых, так как калибровка производится опорным напряжением, сформированным из измеряемого. При этом усилитель имеет некоторый коэффициент усиления и тогда

По окончании формирования напряжения U_вых на выходе усилителя размыкается коммутирующий элемент 8 и с помощью запоминающего элемента 9 коэффициент усиления усилителя 1 сохраняется, а на вход усилителя через коммутатор 2 подается вспомогательное напряжение. U_всп. Это напряжение, усиленное усилителем 1 в раз и преобразованное в масштабном преобразователе 7, поступает в блок 10 сравнения, где сравнивается с тем же напряжением U_всп. Если эти напряжения отличаются по величине, то устройство 11 управления изменяет коэффициент передачи масштабного преобразователя K_мп для того, чтобы, эти напряжения были равны. При этом выполняется условие

Коэффициент передачи масштабного преобразователя K_мп пропорционален величине . Это состояние масштабного преобразователя выводится на индикатор 12 отсчета, которое равно величине действующего значения измеряемого напряжения U_x.

Благодаря применению в описываемом милливольтметре формирователя опорного напряжения из измеряемого удается исключить влияние неравномерности частотных характеристик усилителя и входного делителя, который, кроме того, может быть не прецизионным, и, таким образом, значительно расширить полосу частот измеряемых напряжений.

Автоматический цифровой милливольтметр переменного тока, содержащий усилитель с регулируемым усилением, коммутатор, компаратор, коммутирующий и запоминающий элементы, масштабный преобразователь, блок сравнения, устройство управления, индикатор отсчета, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы частот, в нем применен формирователь опорного напряжения, выход которого через управляемый ключ подключен на вход усилителя с регулируемым усилением, причем первый вход формирователя опорного напряжения соединен с источником измеряемого напряжения, а второй вход - с выходом источника вспомогательного напряжения.