Цифровой вольтметр Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

(54) ЦИФГОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к средствам вычислительной техники, использ}Ш)щим метод преобразования напряжения во временной интервал с последующим заполне1шем и шульсами, следующими с известной частотой, и может быть применена в системе автоматического контроля, в информационно-измерительных системах для измерения постоянных напряжений одной полярности. Известны цифровые вольтметры время-импульсного типа, используемые для перечисленных выше целей, например вольтметр типа Ф-200. Точность измерения этих устройств является недостаточно высокой II. Известен также цифровой вольтметр, содержащий входной блок, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератор пилообразного напряжения, а выход соединен с нулевым установочным входом первого триг гера, генератор импульсов, выход которого 1Юдкп1очен к первому входу временного селек тора, выход последнего соединен со входом счетчика импульсдав, нулевой установочный ВХОД которого соединен с выходом блока управления, а выход счетчика импульсов подключен ко входу блока индикации 2. При работе этого устройства возникают погрешности, вызванные неидентичностью характеристик блоков сравнения, а также затруднена установка нуля, так как при этом устраняется только превьпиение величины напряжения смещения над номийальным его значением. Отрицательная разность не устраняется и вносит систематическую погрешность fe результат измерения. Целью изобретения является повышение точности измерения и улучшение эксплуатационных характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр, содержащий входной блок, выход которого соединен с первым вхо« дом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход соединен с нулевым установочным входом первого триггера, генератор импульсов, выход которого подключен к лервому входу временного селектора, выход последнего соединен со входом счетчика импульсов, нулевой установочный вход которого соединен с выходом блока управления, а выход счетчика импульсов подключен ко входу блока индикации, дополнительно введены блок задержки импульсов, два логических эле мента И-НЕ, второй триггер, к единичному и нулевому установочным входам которого подключены выходы логических элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с выходом блока задержки импульсов, вторые .входы подключены соответственно к основному и инверсному выходам первого триггера, вход блока задержки импульсов соединен с выходом блока управления и единтшым ycтaнoвo rным входом первого триггера. На чертеже изображена футгкциональная электрическая схема предлагаемого устройства. Входной блок 1 своим выходом соединен с первым входом блока 2 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 3, а своим выходом блок 2 сравнения присоединен к нулевом установочному входу первого триггера 4, единшшый установошый вход которого паралле1гь но соединен с выходом блока 5 управления, со входом блока 6 задержки импульсов и с нулевым установочным входом счетчика 7 импульсов. Инверсный и основной выходы перво го триггера 4 подключены соответственно к первым входам логических элементов И-НЕ 8 и 9, вторые входы которых соединены между собой и с выходом блока 6 задержки импульсов, а выходь логических элементов И-Н 8, 9 подключены к соответственным установоч . ным входам второго триггера 10, счетный вход которого соединен с выходом блока 2 сравнения. При этом основной выход первого триггера 4 подключен к управляющему входу генератора пилообразного напряжения 3, а выход второго триггера 10 подключен ко второму входу временного селектора И, второй вход которого соединен с выходом генератора 12 счетных импульсов, а своим выходом временной селектор 11 через счетчик 7 импул сов подключен ко входу блока 13 индикации В начале каждого цикла измерения импульс Пуск, вырабатываемый блоком 5 управления, переводит в нулевое состояние счетчик 7 импульсов и в едшсичное состояние первый триггер 4, а также, будучи задержан блоком 6 задержки на время TjaQ поступает на вторы входы логических элементов И-НЕ 8 и 9. Пояиившийся на выходе первого триггера 4 сигнал, равный логической единице, запускает генератор 3 пилообразного напряжения, исход ный урове ть которого был равен, например. ficjm в данный момент на величине вход вольтметра измеряемый сигнап не посту 4 ает, т.е. Uy 0, то при достижении пилообазным напряжением нулевого значения (|.), лок 2 сравнения выдаст импульс, задержаный отаосительно момента времени i, на ремя- ij определяемое неидеальностью хаактеристик блока сравнения. Этот импульс ереводит первый триггер 4 в исходное состояие, а второй триггер 10 - в единичное состояние. При этом сигнал единичного уровня с инверсного выхода первого триггера 4 открывает логический элемент И-НЕ 8 для прохождения импульса с вь(хода блока 6 задержки. Этот импульс переводит второй триггер 10 в нулевое состояние. Время Cj пропорционально величине смещения пуля вольтметра Д U.. Опуская исходный уровень пилообразного напряжения до значения и f, величинуЦ можно сделать такой малой, чтобы блок 13 индикации показывал О. Однако если напряжение смещения (например ) будет менъшеис; д HOfA - то на выходе второго триггера 10 также выработается импульс длительностью 2, пропорциональный .При этом в единичное состояние его переведет импульс с выхода блока б задержки, который, пройдя через открытый элемент И-НЕ 9, поступает на едтагичный установочный вход второго триггера Ш. В нулевое состояние этот триггер переведет импульс с выхода блока 2 сравнения. Вращая ручку потенциометра, регулирующего велич1шу напряжения смещения , в противоположную (по сравнению с предыдущим процессом установки нуля) сторону, добиваются уменьщения вел1гчины /2 до получения нуля на выходе блока 13 гощикации. Теперь если на вход вольтметра, у которого выставлен О, подать изг еряемое яапря(ение, то блок 13 индикации отобразит число, пропорциональное времени Т,,, - длительности импульса на выходе второго триггера 10. На результат измерения не оказывают влияния характеристики блока 2 сравнения, что соответствует исключению одной из соответствующих погрещ гостей измерения, присущих известным устройством. Формула изобретения Цифровой вольтметр, содержащий входной блок, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а выход соединен с нулевым установочным входом первого триггера, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу временного селектора, выход последнего соединен со входом счетчика импульсов, нулевой установочт1ЫЙ вход которого сое5динен с выходом блока управления, а выход счетчика импульсов подключен ко входу блока индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и улучшения эксплуатациош ьгх характеристик, в него допол нительно введены блок задержки импульсов, два логических элемента И-НК. второй триггер, к ед1шишому и нулевому установочным входам которого подключены выходы логических элементов И-ИЕ, первые входы которых соединены с выходом блока задержки импульсов, вторые входы подключены соотис{ ственно к основному и шшсргному выходам nepBOto триггера, вход блока задержки HMnyjtbсов соединен с выxoдo f блока управления и единичным установочным входом первого триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Паспорт на вольтметр типа Ф-200. 2.Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения, 1969, с. 261 (прототип).