Цифровой измеритель емкости или индуктивности Советский патент 1979 года по МПК G01R27/26 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ ИЛИ ИНДУКТИВНОСТИ

Изобретение относится к области иэмерительной техники и может быть использовано при измерении параметров радиотехнических цепей. Известен дворовой измеритель сопро-: тивлений потерь и емкостей конденсаторов, с о держа Щ1й генератор импульсов, из мерительную схему, компаратор напряжений, генератор тактовых импульсов, триг гер, генератор образцовой частоты, схем И и электронный счетчик l и 2. Его недостатком является большая динамическая погрешность при измерениях нелинейных емкостей, что особенно проявляется при увеличении диапазона измеряемых, величин. Целью изобретения является повышени точности. Для этого в цифровой измеритель емкости или индуктивности,содержащий ге нератор стабильной частоты, соединенный с одним из входов элемента И, выход которого соединен с входом индикатора. триггер, и измерительный контур, введены LC-генератор, пороговое устройство, два делителя частоты, дополнительный триггер, два блока сравнения кодов, два пре- . образователя время-код, преобразователь число-код и переключатель, причем выходы измерительнотЧ) контура соответственно соединены с первым, вторым, третьим и четвертым входами переключателя, выходы которого объединены и соединены с входом LC-генератора, выход которого через пороговое устройство соединен с входом одного из делителей частоты, выход последнего соединен с первым управг ляюшим входом триггера и с входом другого делителя частоты, выход последнего соединен с входами Сброс каждого преобразоватепя время-код, преобразователя--. число-код и индикатора, а также с вторым управляющим входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом одного из преобразователей времякод и с первым управляющт входом дополнительного триггера, выход коYdporo соединен с другим входом элемента И и с одним управляющим входом второ го преобразователя время-код, выходы которого и выходь первого преобразователя время-код соответственно соединены с - входами блоков сравнения, выход первого блока сравнения соединен с другим упра:& ляющим входом второго преобразователя время-код и входом преобразователя число-код, выходы которого соединены с одними входами второго блока сравнения кодоЁ, другие входы последнего соединены с выходами первого преобразователя время-код, выход второго блока. сравнения кодов соединен с вторым управляю щим входом дополнительного триггера. На чертеже представлена структурная эПёктрическая схема измерителя. Измеритель содержит измерительный контур 1, включающий эталонные (L С) и измеряемые элементы )) переключатель 2, входные контакты 3, 4, LC-генератор 5, выход которого через пЬСледовательно соединенные пороговое устройство 6 и первый делитель частоты 7 пбйютючен непосредственно к первому управляющему входу триггера 8, а также через второй делитель частоты 9 - к входам Сброс индикатора 10, первого и второго преобразователей время-код 11, 12, преобразователя число-код 13 терому управляющему входу триггера 8. Выход триггера 8 соединен с управля. входом дополнительного триггера 14 и входом первого преобразователя время-код 11, выходы которого через . первый блок сравнения кодов 15 подключены к второму преобразователю времякод 12, второй блок сравнения кодов 16 соединен с вторым управляющим входом дополнительного триггера 14. Выход триггера 14 подключен к управляющему входу второго преобразователя время-код 12 и элементу И 17, а выход первого устройства сравнения кодов 15 соединен с управляющим входом, преобразователя число-код 13. Измеритель также содержит генератор стабильной частоты 18, выход которого через элемент И 17 подключей к счетному входу индикатора 19. Принцип работы измерителя в случае измерений ёШоЬти кондбнсатотЙв закЯкь чается в следующем. Измеряемая емкость С подключается к зажиму 4, а переключатель 2 переводится в положение . При этом к LCгенератору 5 подключается контур UoCx, После включения питания на выходе LCгенератора 5 образуется сиотсоидальный сигнал с периодом Тд 2 ТСУСрС . При этом LC-генератор 5 может быть выполнен по схеме, обеспечивающей минимальное напряжение генесиоуемого сигнала на измеряек ом элементе. Сигнал с выхода иС-генератора 5 через пороговое устройство 6 поступает на вход де- лителя частоты 7 с коэффициентом деления равным двум. На выходе делителя частоты 7 образуются импульсы с периодом повторения Т 41Г-/и С. Эти импульсы поступают на входы триггера 8 и делителя частоты 9 Коэффициент деления делителя частоты 9 выбран таким, чтобы очередной импульс на выходе делителя частоты 9 образовался после завер- шения всего цикла измер ания. Этот импульс переводит триггер 8 в единичное состояние и в исходные состояния оба преобразователя время-код 11, 12, преобразователь число-код 13 и индикатор 10. Триггер 8 из единичного состояния переводится в нулевое состояние передним фронтом следующего импульса с выхода целителя частоты 7. При этом формируе-рся импульс длительностью -STC-V/U C -TQ. Этот импульс поступает на вход преобразователя время-код 11, на выходах которого образуется параллельный код, соответствующий длительности информационного импульса. Код с выходов преобразователя 11 подается ни устройства сравнения кодов 15, 16 и сохраняется до следующего цикла измерения. При этом число импульсов, записанных в счетчик и соответствующих длительности информационного импульса tr, составляет: N г +1, где iit - период дискрети Д С V .К . зации генератора стабильной частоты 18. Обычно выполняется условиеГ 4Сц. Задний фронт информационного импульса переводит в единичное состояние дополнительный триггер 14, выходной импульс которого открывает преобразователь время-код 12. Преобразование длительности входного кмпульса1.в код преобразователем время-код 12 происходит до того момента времени, пока код на выходе I преобразователя время-код 12 не совпаnet с кодом, установленным преобразовав телем время-код 11. В этом случае на выходе блока сравнения кодов 15 образуется импульс, который сбрасывает преобразователь время-код 12, однако преобразование длительности входного импульса в код продолжается, и на выходе блока сравнения кодов 15 образуется серия импульсов. Эти импульсы поступают на вход преобразователя число-код 13, в котором они преобразуются в параллельный код. Этот код при помощи блока сравнения кодов 16 сравнивается с кодом установленным преобразователем времякод 11, В случае совпадения кодов преобразователей ьремя-код 11 и число-код 13 на выходе блока сравнения кодов 16 образуется импульс, который переводит в нулевое состояние триггер 14. При этом на вход преобразователя число-код 19 поступает число импульсов с периодом повторения Т rtT. Импульс с выхода триггера 14 открывает элемент И 17, на вход которого поступает сигнал с в зтхода генератора стабильной частоты 18. На выходе т{зиггера 14 образуется серия импульсов с периодом дискретизации генератора стабильной частоты 18. Число импульсов в серии N N. ПосколькуN - - Ы .. Если выбрать дТ| например, равную 1 мкс, тоП- -С- Itiiff 1-N При выборе1р 0,1,2...) N Cj(. Отсюда видно, что при соответствующем подборе эталонной индуктивности LO число импульсов N3 поступивших на вход индикатора 10, рав но численному значению измеряемой емкости С. Измерение индуктивности U происходит аналогично, при этом переключатель 2 переводится в положение 3-3, а эта -I ,-N. лонная емкость выбираетсяЬ :р -/О .После заверщения всего цикла измерения состоящего из времени измерения и времени индикации, импульс с выхода делителя частоты 9 переводит в исходные состояния триггер8, преобразователи время-код 11 и 12, преобразователь чис ло-код 13 и цифровсй индикатор Ю. Этим измер1пгель подготавливается для следую1дего цикла измерения. . Формула изоб тения 1Гифровой измеритель емкости или ий- дуктивности, содержащий генератор стабильной частоты, соединенный с одним из входов элемента И, выход которой соединен с входом индикатора, триггер и измерительный контур, отличающийс я тем, что, с целью повыщения точности измерения, в измеритель, введены LC генератор, пороговое устройство, два дел1 теля частоты, дополнительный триггер, два блока сравнения кодов, два преобразователя время-код, преобразователь числокод и переключатель, причем выходы измерительного контура соответственно соединены с первым, вторым, третьим и чет вертым входами переключателя, выходы которого объединены и соединены с входом .ЦС-генератора, выход которого через пороговое устройство соединен с входом одного из делителей .частоты, выход последнего соединен с первым управляющим входом триггера и с входом другого делителя частоты, выход последнего соединен с входами Сброс каждого преобразователя время-код, преобразователя число-код и индикатора, а также с вторым управляющим входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом одного из преобразователей время-код и с первым управляющим входом, дополнительного триггера, выход которого соединен с другим .входом элемента И и с одним управляющим входом второго преобразователя время-код, выходы которого и выходы первого преобразователя время-код соответственно соединены с входами блоков сравнения, выход первого блока сравнения соединен с другим управляющим входом второго преобразователя время-код и входом преобраз ователя число-код, выходы которого соединены с одними входами второго блока сравнения кодов, другие входы последнего соединены с выходами первого преобразователя время-код, выход . второго блока сравнения кодов соединен с вторым управляющим входом дополнительного триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Радио, 1966, № 1, с. 44. 2.Валитов Р. At Сретенс.кий В. Н. Радиотехнические измерения. Сов. радио, 1970, с. 616.