Импульсный вольтметр Советский патент 1980 года по МПК G01R19/04 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Иаобретеиие относится к импульсной технике и может быть использовано в уст ройствах дпя измерения амплитуд случайно расположенной на временной оси последовательности импульсов. Известны устройства для измерения , амплитуд импульсов, работающие с исполь зованием накопительных элементов 1. Недостатком этих устройств является изменение их выходного параметра около своего среднего значения из-за несвоевре 4енной подачи в элемент памяти зарядных и разрядных сигналов, приводящее к низкой точности измерения, особенно в тех случаях, выходной параметр необходимо преобразовать в шфровой код. Наиболее близкий п{зедлагаемлму импульсный вольтметр содержит ди|х(еренц альный усилитель, прямой вход которого является входом устройства, а инверсный вход соединен с незаземленным контактом первого разрядного ключа, катодом первого диода, конденсатором диодно-конденсаторной зарядной цепи и прямым входом повторителя напряжения, инверсный вход которого соединен с выходом, одновибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, зарядный дозирующий конденсатор, одна обкладка которого соедин на с выходом псдаторителя напряжения, а другая - со средним вьшодом цепочки из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельно входу усилителя постоянного тока, выход которого является выходом устройст в а, а в отрицательную обратную связь усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, вход усилителя постоянного тока соединен с первым коммут 1рующим контактом второго разрядного ключа и с разрядным дозирующим конденсатором, соединенным со вторым коммутирующим контактом второго разрядного ключа, третий контакт которого соединен с выходом устройства, а управляющие входы разрядных ключей соединены с выходом однсюибраторв 2. 378 li этом вопьтметро исключены пупьсаини выходного параметра. Однако он имеет тот существенный недостаток, что осуществляет усреднение амплитуд импульсов напряжения лишь в случае, когда длительность импульса, поступающего с выхода .одновибратора на разрядные ключи, больше максимально возможной длительности затухающей части входного импульса. Если на вход вольтметра поступают случайно расположенные на временной оси импульсы, возможны ситуации формирования импульсов на конденсаторе диодно-конденсаторной зарядной цепи с амплитудой, меньшей амплитуды входного импульса, что приводит к увеличению погрешности измерения амплитуды импульса. Такая ситуация возможна при длительности затухающей части входного импульса, большей длитель ности импульса на выходе одновибратора. В этом случае от одного входного импульса возможно формирование нескольких импульсов с различными амплитудами на конденсаторе диодно-конденсаторной зарядной цепи, что также приводит к увеличению погрешности измерения. Цель изобретенУ1Я - расширение частотногодиапазона и повышение точности измерения импульсного вольтметра. Указанная цель достигается тем, что в импульсный вольтметр, содержащий дифференциальный усилитель, прямой вход которого является входом устройства, а инверсный вход соединен с незаземленным контактом первого разрядного ключа, катодом первого диода, конденсатором диодно-конденсаторной зарядной цепи и прямым входом йовторителя напряжения, инверсны вход которого соединен с выходом, одновибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, зарядный дозирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряж&ния, а другая - со средним вьшодом цепочки из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельно входу усилителя постоянного тока выход которого 5шляется выходом устройства, а в отрицательную обратную связь усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, вход усилителя по тоянного тока соединен с первым коммут рующим контактом второго разрядного ключа и с разрядным дозирующим конденсатором, соединенным со вторым коммути рующим контактом второго разрядного ключа, третий контакт которого соединен с выходом устройства, введены нуль-орга элемент задержки и тригг-ер, причем вход нуль-органа соединен с прямым входом ифференциального усилителя, выход нульргана через элемент задержки соединен одним из входов триггера, другой вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход триггера соединен с управляющими входами разрядных ключей. На фиг. 1 приведена блок-схема импульсного вольтметра;- на фиг. 2 - временные диаграммы импульсов, поясняющие его работу. Вольтметр состоит из входной клеммы 1, нуль-органа 2, дифференциального усилителя 3, разрядного ключа 4, диода 5, конденсатора диодно-конденсаторной разрядной цепи 6, элемента задержки 7, одновибратора 8, повторителя напряжения 9, триггера 10, зарядного дозирующего конденсатора 11, диодов 12 и 13, запоминающего конденсатора 14, усилителя постоянного тока 15, разрядного дозирующего конденсатора 16, разрядного ключа 17 и выходной клеммы 18. Вольтметр работает следующим образом. При поступлении на входную клемму 1 устройства Л -го импульса измеряемой последовательности (фиг. 2а) на выходе нуль-органа 2 формируется импульс напряжения (фиг. 26), задний и передний фронт, которого соответствуют моментам появления и окончания входного импульса, т. е. длительностью, равной длительности входного импульса. Одновременно на .конденсаторе 6 нарастает напряжение до амплитудного значения А входного импульса. После этого напряжение на ВХОДНОЙ клемме 1 устройства начинает спадать, а на конденсаторе 6 остается постоянным, вследствие чего диод 5 закрывается и на выходе дифференциального усилителя 3 возникает отрицательный скачок напряжения, запускающий одновибратор 8, на выходе которого формируется короткий импульс (фиг. 2д). Передним фронтом этого, импульса запускается триггер 10, который переводит ключ 4 в закороченное состояние, и конденсатор 6 через этот ключ разряжаемся до нулевого потенциала. Таким образам, на конденсаторе 6 образуется импульс напряжения амплитудой A-i с крутым задним фронтом (фиг. 2г). После окончания действия входного импульса, задним фронтом прошедшего через элемент задержки 7 импульса напряжения (фиг. 2в), с выхода нульоргана 2 триггер 10 переводится в исходное состояние (фиг. 2е) до прихода еледующего импульса (элемент задержки вве ден с учетом неидеальности нуль-органа). Далее процесс функиионирсжания вопьтметра выполненного согласно данному изобретению, аналогичен функционированию известного, т. е. импульс с конденсатора 6 через повторитель 9 подается на заряд ный дозирующий конденсатор 11 который положительным перепадом напряжения заряжается через диод 13 до величины A-j в отрицательным-перезаряжается через диод 12 и запоминающий конденсатор 14, сообщая последнему количество заряда Яг,- С Ai , где величина емкости конденсатора 11. Одновременно с приХОДОМ на запоминающий конденсатор 14 зарядного импупьса тока происходит его разряд при подключении к нему через ключ 17 разрядного дозирующего конденсатора 16. Величина заряда, снимаемая с запоминающего конденсатора одним подключением к нему конденсатора 16, равна о.-- 2-ОЯ- -с Учгде Сп - величина емкости конденсатора 16; величина емкости конденсатора 14, количество заряда на запоминающем конденсаторе 14 в момент прихода i-го импупьса. После окончания переходного процесса зарядные и разр5щные импульсы тока равны по величине и противоположны по знаку ( d ). Спедоватепьно, при выполнении условия устойчивости (1 - ) 1 выходное напряжение вольтметра равно U--KO S где Krt -FT--COnst- масштабный коэффициент преобразования А - среднее значение ампли туд входных импульсе. По сравнению с известным предлагаемое устройство благодаря введению в н&го нуль-органа, элемента задержки и триггера позволяет формировать импульсы поступающие на входы разрядных ключей, длительностью практически равной длительности затухающей части входного импульса, что дает возможность производить усреднение не только регулярных амппитуд, но и случайно расположенных на временной оси импульсов со спучаПиыми длительностяк и. Формула изобретения Импульсный вольтметр, содержащий дифференциальный усилитель, вход которого является входом устройства, а инверсный вход соединен с незаземленным контактом первого разрядного ключа, катодом первого диода, конденсатором диодно-конденсаторной зарядной цепи и прямым входом повторителя напряжения, инверсный вход которого соединен с выходом, одновибратор, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя и анодом первого диода, зарядный дозирующий конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а другая - со средним вьшодом цепочки из двух последовательно и согласно соединенных диодов, подключенных параллельно входу усилителя постоянного тока, выход которого является выходсм устройства, а в-отрицательную обратную связь усилителя постоянного тока включен запоминающий конденсатор, а вход усилителя постоянного тока соединен с первым коммутирующим контактом второго разрядного ключа и с разрядным дозирующим конденсатором соединенным со вторым коммутирующим контактом второго разрядного ключа, третий контакт которого соединен с выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, он снабжен нуль-органом , элементом задержки и триггером, причем вход нуль-органа соединен с прямым входом дифференциального усилителя, выход нуль-органа через элемент задержки соединен с ОДШ1М из входе триггера, другой вход которого соединен с выходом одновибратора, а выход триггера соединен с управляющими входами разрядных ключей Источники инфо{Ж1ации, принятые во внимание при экспертизе 1.Маграчев 3. В. Вольтметры одиночных импульсов. М., Сергия, 1977, . 22, рис. 6. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке Nfe 2562536/18-21, л. G01 R 19/О4, ОЗ.О1.78.

i5

A

o

CM

/

a

-P-4

/г.2