Цифровой экстремальный модуляционный мост Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ МОДУЛЯЦИОННЫЙ МОСТ

Изобретение относится к области изме рительной техники и предназначено для измерения различных электрических параметров, например емкости, индуктивности, активного сопротивления и . т. д.

По основному авт. св. № 595675 известен цифровой экстрвмалыш1й модуляционный мост, содержащий генератор питания, мостовую схему, детектор, блок управления, модулятор, реверсивный счетчик, ключи, триггер реверса, цифровой отсчетный блок, элементы ИЛИ-НЕ, ИЛИ, И 1.

Из-за погрешности квантования его точность невысока.

Целью изобретения является повышение точности устройства при постоянном количестве образцовых элементов.

Для этого в экстремальный модуляционный мост, содержащий генератор, питающий мостовую схему, выход которой соединен через детектор с информационными входами ключей, выход первого ключа соединен с входом триггера реверса, выход которого соединен с входами реверсивного счетчика и модулятора, другой вход модулятора соединен с одним из выходов блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входами ключей, выходы модулятора и реверсивного счетчика соединены с мостовой схемой, введены эп ленты И, ИЛИ и ИЛИ-НЕ, причем выход второго ключа соединен с первыми входами элементов ИЛИ и ИЛИ-HEj второй вход последнего элемента соединен с выходом первого ключа, а выход - с входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера реверса, а третий вход - с вторым входом блока управления, выход элемента И подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход последнего соединен со счетным входом реверсивного счетчика, кроме того он снабжен цифровым отсчетным блоком, триггером дополнительного разряда и двумя дополнительными элементами И, причём второй выход блока управления соединен с первыми входами дополнительных элементов И, второй вход первого из которых соединен с прямым выходом элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход которого подключен к второму входу другого дополнительного элемента И, выход которого соединен с одним входом триггера дополнительного разряда, другой вход Ко. торого подключен к выходу первого дополнительного элемента И, а выход - к второму входу цифрового отсчетного блока, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства, на фиг. 2 представлена зависимость модуля выходного напряжения моста от изменения регулируемого плеча для случая, при котором точка истинного равновесия моста находится ровно в середине кванта.

Устройство содержит генератор 1, мостовую схему 2, детектор 3, блок управления 4, модулятор 5, реверсивный счетчик 6, ключи 7 и 8, триггер реверса 9, элементы ИЛИ-НЕ 1О, И 11, ИЛИ 12, цифровой отсчетный блок 13, триггер дополнительного разряда 14, элементы И 15, 16..

Приншпт работы устройства заключается в следующем.

Генератор 1 питает мостовую схему 2. Модулятор 5производит периодическое изменение регулируемого плеча мостовой схемы 2 на один шаг. Направление модуляционных изменений и направление счета реверсивного счетчика 6 определяется состоянием триггера реверса 9 (появление потенциала на выходе триггера реверса 9 соответствует обратному счету, а отсутствие потенциала - прямому счету реверсивного счетчика 6).

Огибающая модулированного выходного напряжения мостовой схемы 2 выделяется детектором 3 и подается в качестве управляющего сигнала на входы кгаочей 7 и 8.

Если направление счета реверсивного счетчика не соответствует равновесию, то на выходе детектора 3 появляется положительный импулЕ с, который открывает ключ 7, после чего импульс с второго выхода блока управления 4, проходя через него, поступает на вход триггера реверса 9 и меняет его состояние. После этого на выхойе детектора до момента равновесия появятся отрицательные импульсы, которые открывают ключ 8. А

Импульсы с вторхпх) выхода блока управления через ключ 8 и элемент ИЛИ 12 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 6, который изменяет значение регулируемого плеча мостовой схемы 2. При получении равновесия на выходе детектора появятся положительною импульсы счет прекращается, и только состояние триггера реверса периодически меняется.

Если на выходе детектора отсутствуют модуляционные импульсы, например, при нахождении точки истинного равновесия А в середине кванта (фиг. 2), ключи 7 и 8 запираются, и на выходе элемента ИЛИ-НЕ появляется потенциал.

В этом случае выходные импульсы блока управления, в зависимости от состояния триггера реверса, при обратном счете поступают через элементы И 11 и ИЛИ 12 на вход реверсивного счетчика, а при прямом счете нет. Поэтому при отсутствии модулящионных импульсов на выходе детектора 3 мост может переходить только в одну cTopoiiy - от точки 4 в точку 3 (фиг. 2).

Следовательно, на средних точках квайтов при прямом и обратном ходах показания реверсивного счетчика будут соответствовать только их нижним границам. При этом, так как на прямом выход элемента ИЛИ-НЕ Ю имеется потенциал, импульс с второго выхода блока управления 4 проходит через элемент И 15 и переводит триггер 14 в единичное состояние, который на цифровом отсчетном блоке 13 дополнительно индицирует цифру соответствующую половине веса младщего разряда. Следовательно, показание цифрового отсчетного блока 13 тоже будет соответствовать середине данного кванта, в результате чего точность измерения повышается. Пока модуляционные импульсы на выходе детектора 3 отсутствуют, триггер 14 находится в единичном состояни При близких значениях измеряемого параметра к границам кванта модуляционные импульсы заново появляются, и на обратном выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 возникает потенциал, в результате чего импульсы с второго выхода блока управления, проходя через И 16, переводят его в нулевое состояние. Показание цифрового отсчетного блока 13 при этом соответствует одной из границ кванта.

В известном устройстве предъявляется строгое требование к чувствительности детектора. Для того,чтобы погрешность

bwjia равной половине кванта, в нем требуется детектор с нулевым порогом чувствительности (т, е. о бесконечно чувствительностью). В предложенном устройстве такая точность обеспечивается при пороге чувствительности равной од1юму кванту, а при меньших значениях ее точность иэмерения предложенного устройства будет более высокой, чем у известного.

Таким образом, в предложенном устройстве требование к чувствительности детектора понижается, а точность измерения повышается без увеличения количества разрядных образцовых элементов.

Формула изобретения

Цифровой экстрем альный модуляционный мост по авт.св. № 595675, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности при постоянном количестве образцовых элементов и сни«ения требований к чувствительности детектора, он снабжен цифровым отсчетным блоком, триг1 ером дополнительного разряда и двумя дополнительными элементами И, причем второй выход блока управления соединен с первыми входами дополнительных элементом И, второй первого из которых соединен с прямым выходом элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход которого подключен к второму входу другого дополнительного элемента И, выход которого соединен с одним входом триггера дополнительного разряда, другой вход которого подключен к выходу первого дополнительного элемента И, а выход - к второму входу цифрового отсчетного блока, первый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

Источники информашш, принятые во внимание при экспертизе

1 I, I

S S

-I

}-.I

-1

WBiHmM

Фиг. г