Импульсный вольтметр Советский патент 1980 года по МПК G01R19/04 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

I

Изобретение предназначено для измерения амплитуд последовательностей импульсов, оно может быть использовано в измерительной технике, в частности в промысловой геофизике при акустическом каротаже скважин для измерения амплитуд продольных или поперечных волн упругих колебаний, а также в медицинском приборостроении при обработке кардиосигнала.

Известны устройства для измерения амплитуд импульсов, работающие с использованием накопительных элементов 1. Недостатком известных устройств является то, что у них зарядные и разрядные сигналы поступают в элемент памяти неодновременно. Это приводит к пульсациям выходного параметра и, следовательно, к снижению точности измерения.

Наиболее близкий по технической сущности к изобретению импульсный вольтметр, содержащий зарядный дозирующий конденсатор, транзистор, диоды, разрядный ключ, разрядный дозирующий конденсатор усилитель с запоминающим конденсатором 2. Недостаток такого устройства заключается в том, что,хотя в нем зарядные и разрядные импульсы приходят на запоминающий конденсатор одновременно, они отличаются по форме. Форма импульсов зарядного тока определяется формой входного импульса, а разрядные импульсы экспоненциальные. Это приводит к возникнове5 нию пульсаций выходного напряжения и снижает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения пульсаций выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что

10 импульсный вольтметр, содержащий усилитель постоянного тока с запоминающим конденсатором, включенным в цепь обратной связи усилителя, разрядный дозирующий конденсатор, включенный параллельно конденсатору через коммутирующий контакт

15 управляемого разрядного ключа, цепочку из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенную параллельно входу усилителя постоянного тока, и дозирующий зарядный конденсатор, одна из обкла20 док которого соединена со средним выводом цепочки из последовательно соединенных диодов, снабжен дифференциальным усилителем постоянного тока, одновибратором, повторителем напряжения, вторым управ МШйЛгразрйдным ключом и диодно-конденсаторной зарядной цепочкой, подключенной параллельно выходу дифференциаль Йб1гбусилителя постоянного тока анодом диода к потенциальной клемме, причем вход одновибратбра подеяточен к выходу дифференцийльного усилителя постоянного тока, вь1ход одновибратора подключен с управляющим входам разрядных ключей, средний вывод диодно-конденсаторной цепочки Соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя постоянного тока й вхЩ6м повторителя напряжения, выход пооторйтеля напряжения соединен со второй обкладкой Дозирующего зарядного конденсатора, коммутирующие контакты второго разрядного ключа подключены с инвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного тока соединен со входом вольтметра. На чертеже изображена структурная схема импульсного вольтметра.Вольтметр содержит дифференциальный усилитель 1 постоянного тока, одновибратор 2, повторитель 3 напряжения, усилитель 4 пбстоянного тока, управляемые разрядные ключи 5 и 6, запоминающий конденсатор 7, дозирующий зарядный конденсатор 8, дозирующий разрядный конденсатор 9, конденсатор 10 диодно-конденсаторной зарядной цепочки, диоды 11, 12 и 13. Вольтметр работает следующим образом. При поступлении на вход вольтметра i-го импульса измеряемой последовательности напряжение на конденсаторе 10, а следовательно, и на выходе повторителя 3 напряжения нарастает до амплитудного значения А входного импульса. После этого напряжение на входе вольтметра начинает спадать, а на конденсаторе 10 остается постоянным, вследствие чего диод 11 закрывается и на выходе усилителя 1 возникает отрицательный скачок напряжения. Этот скачок запускает одновибратор 2. ПоследНИИ генерирует импульс, который, поступая на управляющий вход разрядного ключа 5, переводит ключ 5 в закороченное состояние. В результате конденсатор Ю разряжается до нулевого потенциала через ключ 5. Таким образом, на выходе повторителя 3 напряжения образуется импульс напряжения амплитудой А с крутым фронтом. Положительным перепадом этого импульса конденсатор 8 заряжается через диод |2 До напряжения А, а отрицательным разряжается до нулевого потенциала через диод 13, сообщая запоминающему конденсатору 10 количество заряда С А, где С - величина емкости конденсатора 8. Одновре менно под воздействием импульса одновибратора 2, конденсатор 9 ключом 6 подсоединяется к запоминающему кондентору 7, снимая с него количество заряда qaj , где С 2-величина емкости конденсатора 9, Ut:;,- шач1Й1й ШЩанб 611ЩрЖ€нйя в момент прихода i-ro импульса. По окончании действия выходного импульса одновиб.ратора конденсатор 9 отключается от запоминающего конденсатора 7 и разряжается ключом 6. Изменение выходного напряжения, вызванное действием i-ro импульса равно. AUi ill Aak С, д . лиц А ц, где С - величина емкости запоминающего конденсатора 7. При начальном условии Uo О это разностное уравнение имеет вид Ut (, где i О, 1, 2, 3.... Если выполнено условие устойчивости 11 « 1, после окончания переходного процесса (L ) , т. е. выходное напряжение вольтметра линейно зависит от амплитуды входного импульса и при С 8 С 9 импульсы зарядного и разрядного токов запоминающего конденсатора 7 одинаковы по форме и гфотивоположны по знаку. Поскольку они поступают в конденсатор памяти 7 одновременно, пульсации выходного напряжения, вызванные ими, практически полностью отсутствуют, чем и обеспечивается положительный эффект. Предлагаемый импульсный вольтметр может быть применен во многих областях измерительной и вычислительной техники, особенно в тех случаях, когда выходной параметр необходимо преобразовать в цифровой код. Формула изобретения Импульсный вольтметр, содержащий усилитель постоянного тока с запоминающим конденсатором, включенным в цепь обратной связи усилителя, разрядный дозирующий койденсатор, включенный параллельно конденсатору через коммутирующий контакт управляемого разрядного ключа, цепочку из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенную параллельно входу уС1йлйтеля постоянного тока, и дозирующий зарядный конденсатор, одна из обкладок которого соединена со средним выводом цепочки из последовательно соединенных диодов; отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения пульсаций выходного напряжения, он снабжен дифференциальным усилителем постоянного тока, однрвибратором, повторителем напряжения, вторым

управляемым разрядным ключом и диодноконденсаторной зарядной цепочкой, подключенной параллельно выходу дифференциального усилителя постоянного тока анодом диода к потенциальной клемме, причем вход одновибратора подключен к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, выход одиовибратора подключен к управляющим входам разрядных ключей, средний вывод диодио-конденсаторной цепочки соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя постоянного тока и входом повторителя напряжения, выход повторителя напряжения соединен со второй

обкладкой дозирующего зарядного конденсатора, коммути|рующие контакты второго разрядного ключа подключены к инвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя постоянного тока соединен со входом вольтметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 66-71.