Цифровой интегрирующий вольтметр Советский патент 1975 года по МПК G01R19/26 

,. 1 :

Изобретение относится к области приборостроения, а именно -к устройствам измерения среднего и средневыпрямленного значения переменного напряжения произвольной формы.

Известны цифровые интегрирующие вольтметры, предназначенные для измерения интегральных характеристик периодических напряжений. Они содержат генератор пилообразного опорного напряжения, устройство управления, усилитель-ограничитель, логиче-, ский блок, устройство сравнения, задатчик работы, генератор импульсов эталонной частоты, ключевой элемент, счетчик и отсчетное устройство. Отмечается, однако, уменьшение точности с ростом частоты измеряемого напряжения вследствие синхронизации частоты входного сигнала с эталонной.

Цель изобретения - исключение погрешности измерения, обусловленной синхронизацией частоты выхОлТ.ного сигнала с эталонной, и повышение верхнего предела частотного диапазона измерений. Это достигается тем, что цифровой интегрируюший вольтметр снабжен генератором случайных стробирующих импульсов и стабилизатором математического ожидания, причем выход генератора случайных стробирующих импульсов подключен к стробируемому входу устройства сравнения, ко входам логического блока и стабилизатора математического ожидания, выход котощ2

рого подключен ко входу управления генератора случайных стробирующих импульсов.

На фиг. 1 приведена блок-схема вольтметра; на фиг. 2 - блок-схема логического уст5 ройства; на фиг. 3 - временные диаграммы работы отдельных узлов вольтметра.

Вольтметр содержит стабилизатор математического ожидания I, генератор случайных стробирующих импульсов 2, генератор опорного пилообразного напряжения 3, тактовый генератор 4, устройство сравнения 5, усилитель-ограничитель 6, задатчик рода работы 7, логический блок 8, реверсивный счетчик 9 и отсчетное устройство 10.

15 Вольтметр работает следующим образом. Цикл измерения задается тактовым генератором 4, который запускает генератор 3 двухполярного пилообразного опорного напряжения (см. фиг. 3,а), а подключенный к выходу

20 генератора опорного напряжения усилительограничитель 6 формирует из пилообразного напряжения прямоугольные импульсы со скважностью 2 (на фиг. 3,6 представлено напряжение с прямого выхода усилителя-огра25 ничителя 6, а фиг. 3,8 - с инверсного).

Измеряемое периодическое напряжение произвольной формы (треугольное напряжение на фиг. 3,а) подается на вход устройства 5 сравнения, которое в моменты прихода случайных стробирующих импульсов определяет

больше или меньше измеряемое напряжение f/x текущего значения опорного пилообразного тганряжепня. Случайные стробирующио импульсы, повторяющиеся через одинаково распределенные, независимые интервалы времени генерирует генератор 2, а математическое ожидание интервалов, т. е. среднюю частоту, стабилизирует стабилизатор 1 математического ожидания (фиг. 3,г). Выходы устройства 5 сравнения (У), генератора 2 случайных стробирующих импульсов (Z) и усилителя-ограничителя 6 (V и V) подаются на логический блок 8, в котором логическая схема «Hi образует схему совпадения, а логическая схема «И2 - схему антисовпадения устройства сравнения. Во время положительного полупериода опорного напряжения сигналом V открыт путь импульсам через логическую схему «Иб, а во время отрицательного полупериода опорного напряжения сигналом У открыт путь через схему «Ие. Выходы схем «Иб и «Иб подключены к логической схеме «ИЛИ, выход которой подсоединен к счетному входу реверсивного счетчика 9. Таким образом, через схему «ИЛИ: в реверсивный счетчик 9 во время положительного полупериода опорного напряжения поступают имнульсы со схемы совпадения, а во время отрицательного полупериода - импульсы со схемы антисовпадения, т. е. в реверсивный счетчик поступают только тогда стробирующие импульсы, когда абсолютное значение измеряемого напряжения (U) превышает абсолютное значение опорного напряжения (фиг. 3,д}.

Задатчик 7 рода работы подключен к логической схеме «И4, выход которой подсоединен к шине суммирования реверсивного счетчика 9 и к логической схеме «Из, выход которой через инвертор «НЕ подключен к шине вычитания реверсивного счетчика 9. Вторые входы схем «Из и «И4 соединены вместе и подключены к инверсному выходу (V) усилителя-ограничителя. Поэтому в режиме измерения средневыпрямленного значения, когда на выходе задатчика 7 рода работы имеется сигнал логического нуля, независимо от полярности опорного напряжения на выходе схема «НЕ сигнал логической единицы и реверсивный счетчик работает только в режиме суммирования (условно эта опера5 ция представлена на фиг. 3,). Код числа, зафиксированного в счетчике к концу измерения, пропорционален средневыпрямле нному значению измеряемого напряжения. В режиме измерения среднего значения напряжения на выходе задатчика 7 рода работы имеется сигнал логической единицы и режим работы реверсивного счетчика 9 целиком определяется полярностью опорного напряжения. Данная операция условно представлена на фиг. 3,е и ж. Таким образом, к концу цикла измерения в счетчике 9 зафиксирован код числа, пропорционального среднему значению переменного напряжения.

0Предмет изобретения

Цифровой интегрирующий вольтметр, содержащий тактовый генератор, соединенный с генератором опорного пилообразного напряg жения, выход которого соединен с одним из входов устройства сравнения и через усилитель-ограничитель - с одним из входов логического блока, другие входы которого связаны с выходами задатчика рода работы и

.J устройства сравнения, другой вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, а выходы логического блока связаны с последовательно соединенными реверсивным счетчиком и отсчетным устройством, отличающийся тем, что, с целью исключения

погрешности измерения, обусловленной синхронизацией частоты входного сигнала с эталонной, и повышения верхнего предела частотного диапазона измерений, он снабжен генератором случайных стробирующих импульсов н стабилизатором математического ожидания, причем выход генератора случайных стробирующих импульсов подключен к стробируемому входу устройства сравнения, ко входам логического блока и стабилизатора математического ожидания, выход которого подключен ко входу управления генератора случайных стробирующих импульсов.

ШЙ №

А У Z У V V

L