УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКО- И ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫХ ТОКОВЫХ ШУМОВ Советский патент 1974 года по МПК G01R19/25 G01R29/26 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники.

Известное устройство для измерения низкои инфранизкочастотных токовых шумов, содержащее усилитель, .полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя, эталонный генератор шума, переключатель, включенный Между входом усилителя и выходами исследуемого объекта и эталонного генератора шума, счетчик импульсов, счетчик времени ,и электрический ключ запуска, характеризуется суженной полосой частот измеряемых шумов и пониженной точностью измерения.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено двумя дифференциальными операционными усилителями, двумя схемами «2И-НЕ, тремя инверторами, схемами «2И, «ЗИ, и «8И-НЕ, двумя триггерными декадами, формирователем пилообразного напряжения, генератором высокочастотных импульсов, триггером и схемой установки интервала времени, входы которой соединены с потенциальными выходами счетчика времени, а выход - со входом «установка единицы триггера, входом «установка нуля, подключенного к ключу запуска, а потенциальным выходом «нулевого плеча - ко второму входу схемы «2И, первый вход которой связан с выходом генератора импульсов, а

выход - со вторым входом схемы «ЗИ и счетным входом первой триггерной декады, счетный выход которой соединен со счетным входом второй триггерной декады, счетным выходом подключенной к входу счетчика времени, а потенциальные выходы «нулевых плеч триггеров первой и второй декад связаны со входами схемы «8И-НЕ, выход которой соединен с третьим входом схемы «ЗИ

и через третий инвертор - с входом формирователя пилообразного напряжения, выходом подключенного к инвертирующим входам операционных усилителей, неинвертирующий вход первого из этих усилителей связан с выходом

полосового фильтра, неинвертирующий вход второго - с земляной шиной, выход первого - с первым входом первой схемы «2Н-НЕ и через второй инвертор - с первым входом второй схемы «2И-НЕ, выход второго - со

вторым входом второй схемы «2И-НЕ и через первый инвертор - со вторым входом первой схемы «2И-НЕ, выход которой соединен с выходом второй схемы «2И-НЕ н первым входом схемы «ЗИ,- выходом подключенной

к входу счетчика импульсов.

Такое выполнение устройства позволяет расширить полосу частот измеряемых шумов и повысить точность измерения. Блок-схема описываемого устройства приведена на чертеже. Устройство состоит из исследуемого объекта 1, переключателя 2, широкополосного усилителя 3, полосового фильтра 4 с произвольной полосой пропускания, эталонного генератора шума 5, .первой схемы «2И- НЕ 6, первого инвертора 7, первого операционного усилителя 8, счетчика импульсов 9, схемы «ЗИ 10, второго инвертора 11, второго операционного усилителя 12, второй схемы «2И-НЕ 13, схемы «8И-НЕ 14, третьего инвертора 15, формирователя 1.6 пилообразного напряжения, первой и второй триггерных декад 17 и 18, счетчика времени 19, схемы 20 установки интервала времени, схемы «2И 21, стабильного генератора 22 высокочастотных импульсов, триггера 23 и электрического ключа 24 запуска устройства. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на потенциальных выходах триггерных декад 17 и 18, на выходе схемы 20, на потенциальном выходе триггера 23, на выходе схемы «2И 21 потенциал близок к нулевому. Показания счетчика импульсов 9 и счетчика времени 19 сброшены. Шумы исследуемого объекта 1 через переключатель 2 поступают на усилитель 3, усиливаются и подаются на полосовой фильтр 4. Фильтр выделяет шумовой сигнал в необходимой полосе частот и подает его на неинвертирующий вход операционного усилителя 8. Импульсы генератора 22 поступают на вход схемы «2И 21. Поскольку в исходном состоянии на второй вход этой схемы от триггера 23 поступает запрещающее напряжение, сигнал через схему не проходит, а с ее выхода на вход схемы «ЗИ 10 поступает запрещающее напрял ение. Так «ак на вход «установка единицы триггера 23 от схемы 20 подается нулевое напряжение, при подаче от ключа 24 положительного напряжения триггер 23 опрокинется и подаст разрешающий потенциал на второй вход схемы совпадения «2И 21. Импульсы генератора 22 пройдут через схему «2И 21 и поступят на вход триггерной декады 17. С приходом первого импульса первый триггер декады 17 опрокинется, и на вход схемы «8И-НЕ 14 поступит низкое напряжение, нарушающее условие совпадения на входах этой схемы. На выходе этой схемы появится единичное напряжение, которое дает разрешение на третий вход схемы «ЗИ 10 и, пройдя через инвертор 15, запустит формирователь 16. Выходное линейно изменяющееся напряжения формирователя 16 подается на инвертирующие входы операционных усилителей 8 и 12. С приходом на счетный вход триггерной декады 17 девяносто девятого импульса все триггеры декад 17 и 18 устанавливаются в нулевое состояние, на входах схемы «8И-НЕ 14 произойдет совпадение напряжений, и на выходе этой схемы появится нулевой потенциал, который, пройдя через инвертор 15, сформирует обратный ход пилообразного напряжения. Одновременно на вход схемы «ЗИ 10 на время обратного хода «налы подается запрещающее напряжение с выхода схемы «ЗИ-НЕ 14. Сотый импульс, поступивший на вход триггерной декады 17, снова запустит формирователь 16 и даст разрешение на вход схемы «ЗИ 10. Операционный усилитель 8 служит для сравнения напряжения шума, поступающего с выхода фильтра 4, и пилообразного напряжения, подаваемого с выхода формирователя 16. Когда напряжение «пилы выше напряжения шума, на выходе операционного усилителя 8 фиксируется отрицательное напряжение, когда ниже - положительное. Операционный усилитель 12 сравнивает пилообразное напряжение с нулевым напряжением и вырабатывает положительное напряжение, когда напряжение «пилы меньше нуля, и отрицательное, когда напряжение «пилы больше нуля. Нотенциалы с выходов операционных усилителей 8 и 12 поступают на входы схемы совпадения «2(И-HEJ i6 в фазе и на входы схемы «.2И- НЕ 13 в противофазе, пройдя через инверторы 7 и И. Выходы схем «2И-НЕ б и 13 связаны между собой, поэтому при подаче на их входы совпадения разнополярных сигналов на схему «ЗИ 10 будет подаваться разрешающий потенциал, а при подаче однополярных сигналов - запреЩающий потенциал. ™ соответствует тому, что при нахождении пилообразного напряжения между шумовым напряжением и осью нулевого напряжения на вход схемы «ЗИ будет подаваться разрешающий потенциал, а при нахождении вне напряжения шума относительно оси нулевого напряжения - запрещающий потенциал. При подаче на вход схемы .«ЗИ разрешающего напряжения и при отсутствии запрета схемы «8И-НЕ импульсы, поступающие на второй вход схемы «ЗИ 10 с выхода .схемы «2И 21, будут проходить на вход счетчика импульсов 9. Счетчик начнет счет. Количество импульсов, сосчитанных счетчиком за один ход развертки «пилы, пропорционально мгновенному значению напряжения шума. Импульсы последующих циклов развертки «пилы будут суммироваться с предыдущим результатом. Импульсы со счетного выхода триггерной декады 18 поступают на счетчик времени 19. Вырабатываемые им во время счета импульсы поступают на схему установки интервала времени 20, которая после истечения заданного интервала времени выдает сигнал на вход «установка единицы триггера 23. Триггер 0;прокидывается, дает запрещающее напряжение на вход схемы совпадения «2И 21, и подача импульсов генератора 22 во внутренние цепи устройства прекращается. Счетчик импульсов 9 и счетчик времени 19 фиксируют результаты счета. Частота генерации стабильного генератора 22 должна быть не менее, чем на три поряда выше значения верхней частоты полосы ропускания фильтра. Это условие вызвано ем, что при таких соотношениях максималь.ному размаху измеряемого сигнала соответствует 99 импульсов, а количество измерений мгновенного значения напряжения даже самой высокочастотной составляющей шума превышает десять, что позволяет измерять сигналы с погрешностью не более 3%, при этом точность результатов измерения почти не зависит от формы сигнала. Это позволяет использовать в устройстве широкополосные фильтры.

Предмет изобретения

Устройство для измерения низко- и инфранизкочастотных токовых шумов, содержащее усилитель, полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя, эталонный генератор шума, переключатель, включенный между входом усилителя и выходами исследуемого объекта и эталонного генератора шума, счетчик импульсов, счетчик времени и электрический ключ запуска, отличающееся тем, что, с целью расширения полосы частот измеряемых шумов и повышения точности измерения, оно снабжено двумя дифференциальными операционными усилителями, двумя схемами «2И-НЕ, тремя инверторами, схемами «2И, «ЗИ и «8И-НЕ, двумя триггерными декадами, формирователем пилообразного напряжения, генераторо,м высокочастотных импульсов, триггером и схемой установки интервала времени, входы которой соединены с потенциальными выходами счетчика времени, а выход - со входом «установка единицы триггера, входом «установка нуля, подключенного к ключу запуска, а потенциальным выходом «нулевого плеча - ко второму входу схемы «2И, первый вход которой связан с выходом генератора импульсов, а выход-со вторым входом схемы «ЗИ и счетным входом первой триггерной декады, счетный выход которой

соединен со счетным входом второй триггерной декады, счетным выходом подключенной к входу счетчика времени, а потенциальные выходы «нулевых плеч триггеров первой и второй декад связаны со входами схемы «8И-

НЕ, выход которой соединен с третьим входом схемы «ЗИ и через третий инвертор- с входом формирователя пилообразного напряжения, выходом подключенного к инвертирующим входам операционных усилителей,

неинвентирующий вход первого из этих усилителей связан с выходом полосового фильтра, неинвентирующий вход второго-с земляной шиной, выход первого - с первым входом первой схемы «2И-НЕ и через второй ннвертор - с первым входом второй схемы «2И- НЕ, выход второго -со вторым входом второй схемы «2И-НЕ и через первый инвертор - со вторым входом первой схемы «2И-НЕ, выход которой соединен с выходом

второй схемы «2И-НЕ и первым входом схемы «ЗИ, выходом подключенной к входу счетчика импульсов.

1

/5

22

ГГГЕГП

20