И-ТЕХШПЕСКДЯБИБЛИОТЕКА Советский патент 1971 года по МПК H03M1/38 

Изобретение относится к электроприборостроению.

Известны цифровые вольтметры, содержащие дишретный делитель, резисторы которого коммутируются транзисторными переключателя.Ми; оторный источник на1нряжения с переключателем толярности, связанный заземленной и незаземлен.ной шинами с упомянутыми переключателями; разрядные Т1риггеры, связанные с источииком запирающего напряжения; блок управления с триггером знака, управляющи.м пареклю-чателем поляряости и сравнивающее устройство.

Недостатком известных цифровых вольтметров является относительно больщая пог.рещность, обусловленная остаточными параметрами насыщенных транзисторов переключателей.

Увеличение напряжения опорного источника (позволяет уменыщить (погрешность, обусловленную достаточными -параметрами насыщенных транзисторов переключателей. Однако увеличение напряжения отпорного источника ограничивается величиной допустимых залирающих на1пряжений Изап. доп. на переходах транзистора в переключателе.

Опорное напряжение не должно превышать ,5 в.

Эта величина Ua ограничивает воз.можности уменьшения относительной погрешности, обусловленной остаточными параметрами транзисторов нереключателей. Зам;етим, что применение в переключателях Т1ранзистор;ов с большими допускаемыми запирающими напряжениями, например П 20, не позволяет уменьшить относительные погрешности, так как эти транзисторы имеют примерно в полтора раза большие остаточные напряжения и в три - -пять раз большие остаточные сопротивления.

Цель изобретения-уменьшение аотрешности, обусловленной остаточными параметрами насыщенных транзисторов переключателей благодаря увеличению напряжения опорного источника. Эта цель достигается тем, что цифровой вольтметр снабжен коммутатором, управляемым триггером знака и изменяющим в зависимости от полярно,сти напряжения опорного источника напряжение питания разрядных триггеров, используемое для запирания транзисторных переключателей; а переклю чатель полярности может быть установлен в третье положение при помощи блока управления на время переключения коммутатора и в котором на незаземленной щине устанавливается напряжение, близ;кое к нулю.

Цифровой вольтметр (см. фиг. 1) содержит ди.окретный делитель 1, резисторы которого коммутируются транзисторными переключателями 2; опорный источник напряжения 3, содержащий онера-ционный усилитель 4, шереключатель полярности 5 на три положения и параметрический стабилизатор 6; иезаземлепную 7 и заземленную 8 ши-ны; разрядные триггеры 9, титаемые напряжениямИ -Е к и t/ иапользуемьгми соответственно для отпирания и запирания транзисторов в переключателях; источник за1пираюш,его напряжения 10; коммутатор 11, блок управления 12, то команде которого переключатель полярности переходит в положение « + , «-, «О (в положение «О он переходит на время переключения полярности опорного источника напряжения), а коммутатор устанавливает на шине Vз нужной величины затирающее напряжение разрядных триггеров и сравнивающее устройство 13, на один в.ход которого подаются измеряемое напряжение Ux, а на другой - ком пенСируЕОщее t/к дискретного делителя.

Пример схемной реализации устройства, показанного на фиг. 1, приведен на фиг. 2, где 14 - триггер знака, 15 - триггер переключения полярности, 16 - полупроводниковые диоды, 17-19 - резисторы, 20-23 - транзисторы переключателя полярности, 24-25 - опорные диоды, 26 - схема совпадения, 27- 28 - полупроводниковые диоды, 29 - транзистор, 30 - резистор, 31 - полупроводниковый диод, 32 - регулирующий транзистор источника запирающего напряжения, 33-34 - схемы совпадения, 35 - полупроводниковые диоды.

Схема (ОМ. фиг. 1 и 2) работает следующим образом. .

Если полярность напряжения UK на выходе дискретного делителя / соответствует полярности измеряемого напряжения L/., то сигналы на выходе сравнивающего устройства 13 и с выхода «1 триггера знака 14 совпадают, и на выходе схемы совпадения 33 имеется потенциал, запрещающий прохождение командного импульса / через схему совпадения 34. Триггер переключения пол:ярно,сти 15 в этом случае уровнем с выхода «1 препятствует прохождению командного импульса // через схему совпадения 26.

Пусть полярность Ux изменилась с положительной на отрипательпую. После сброса разрядных триггеров 9 в исходное состояние (к 0) потенциал на выходе сравнивающего устройства 13 изменится, и па потенциальном входе схемы сонпадения 34 появится разрещающий потенциал, а с приходом ко.мандного импульса / триггер 15 взводится, отпирая через резисторы 17 транзисторы 20 и 22 и запирая через диоды 16 транзисторы 21, 23 переключателя полярности 5. Вследствие этого опорные диоды 24 и 25 оказываются отключенными от входа аперащионного усилителя 4, а вход усилителя .оказы-вается под потенциалом, близким к нулевому. С некоторой задержкой потенциал, близкий к нулю, установится и на незаземленной щине 7 источника напряжения 3.

При этом запирающее напряжение, приложенное к переходам база-(коллектор транзисторов переключателей 2, связанных с-незаземленной щиной 7, определяется, потенциалом щины f/э, равны.м напряжению Us источника запирающего напряжения 10. С выхода «1

триггера 15 на вх;од схемы совпадения 26 поступает разрешающий потенциал и с приходом второго командного импульса // схема совпадения 26 перебрасывает триггер знака 14. Отрицательный потенциал с -выхода «О последнего запирает через диод 31 регулирующий транзистор 32 источника запирающего напряжения 10 и через резист.ор 30 отпирает транзистор29 коммутатора Jil, обеспечивая на шине Us запиравдщее напряжение, близкое к нулевому. На переходах база-коллектор транзисторов переключателя 2 появляется запирающий потенциал, примерно равный 0,5 в (обусловленный остаточным напряжением на открытом транзист.оре 29 коммутатора //). В то же время выходные потенциалы с выходов «О и «1 трнггера 14 прикладываются к базам транзисторов 20- 23 переключателя полярности 5, но не производят необходимых переключений, так как к

базам транзисторов переключателя полярности приложены потенщиалы с триггера 15. При опр-окидывании триггера 14 .от командного импульса Я на его выходе появляется положительный импульс, который через диод

27 возвращает триггер 15 в исходное состояние, в котором диоды 35 и 16 запираются и уже не препятствуют выходным напряжениям с триггера 14 произвести необходимые переключения в переключателе 5 для подачи положительного напряжения с диода 25 на вход операционного усилител Я. Соответственно на незаземленной щине 7 через некоторое время появляется отрицательный потенциал - UoПри этом запирающее иапряжение на переходах база-коллектор транзисторов переключателей 2 равно - Uo+ 0,5 в.

Если теперь полярность /7д- изменится с отрицательной на положительную, потенциалы с вых;одов сравнивающего устройства 13 и

триггера 14 будут иметь разные знаки, и на потенциальном входе схемы совпадения 34 появится разрешающий потенциал, и командный импульс /, опрокинет триггер J5.

Как и прежде, потенциалы с выходов «О

и «1 триггера 15 отпирают транзисторы 20, 22 и запирают транзист.оры 21, 23, обеспечивая нулевой потенциал на незаземленной шине 7 источника 5. Запирающее напряжение на переходах база-коллектор транзисторов переключателей 2 теперь определяется потенциалом уровня 0,5 8 на шине Us. Второй командный импульс // при этом при наличии разрещающего потенциала с выхода «I опрокин}того триггера 15 на входе схемы совпадения потенциал с выхода «О триггера 14 теперь запирает диод 31 и т ранзистор 29 коммутатора 11, обеспечивая появление на шине 11 э напряжения источника 10. Кроме того выходные потенциалы с еыходоБ «О и «1 триггера 14 ярнложены к базам транзисторов переключателя 5, но производят переключения лишь после того как триггер 15 возвратится в исходное состояние положительным импульсом через диод 28 -с выхода «О триггера 14. Отрицательный потенциал с диода 24 ориложен к выходу операционного усилител;Я 4 и обеспечивает появление на незаземленной шине 7 источника 3 через некоторое время положительного опорното уровня + Uo. Запирающее напряжение, приложенное к переходам база - коллектор транзисторов переключателя 2 теперь определяется разностью напряжений Us-t/о и практически составляет 0,5-1 в. Преимушество предлагаемой схемы заключается -в том, что за пирающее напряжение на переходах база-коллектор транзисторов переключателей 2 при Обеих полярностях U (благодаря ком 1утатору //) и в режиме переключений полярности (благодаря положению «О переключателя 5) не превышает величины напряжения /7з, которое должно быть на 1-2 в больше f/o и не должно превышать допустимого запираюш,его напряжения U , т. е. в предложенном цифровом вольтметре -(1-2) в Например, при U- 12 в (например, у транзисторов ПЗО) величина опорного напряжения может составлять t/o lO-11 б. Из сравнения значений Uo для известных цифровых вольтметров и значений Lu для предложенного вольтметра видно, что для одного и того же типа транзисторов (с одинаковым f/3 ) напряжение опорного источника в предлагаемом вольтметре может быть, например, в два раз больше, а относительная погрешность, обусловленная остаточными напряжениями насышенных транзисторов переключателей соответственно в два раза меньше. Предмет изобретения Цифровой вольтметр, содержаший дискретный делитель, резисторы которого коммутируются транзисторными .переключателями, опорный источни:к напряжения с переключателем полярности, разрядные триггеры с источником напряжения запира-ния, блок управления с триггером зна(ка, управляющим переКлючателем полярности, сравннваюш,ее устройство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, обусловленной остаточными параметрами насыщенных транзисторов переключателей, он содержит коммутатор, управляемый триггером знака блока управления, причем .общая клемма коммутатора соединена с шиной запирания напряжения разрядных триггеров, две другие клеммы подключены соответственно к источнику напряжения запираНия и к заземленной шине, а третья клемма переключателя полярности соединена с заземленной шиной.

I