Цифровой измеритель напряжений Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЙ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах, автдматизированных системах управления технологическими процессами, при создании анолого-цифровых преобразователей.

Известно устройство для измерения напряжения электронных сигналов, со.держащее два параллельно соединенных усилителя, последовательно соединенные коррелятор, вычитающий .блок и регистратор, последовательно соединенные дрполнительный вычитающий блок и квадратор, выход которого соединен с одним из входов основного вычитающего блока, причем входы коррелятора и дополнительного вычитающего блока соединены с выходами усилителей ft.

Недостатком известного устройства является низкая точность из-за остаточного напряжения аналоговых элементов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является цифровой исзмеритель напряжения следящего типа,-содержащий последовательно соединенные амплитудно-импульсный модулятор измеряемого напряжения, широкополосный усилитель, демодулятор, фильтр нижних частот, компаратор, элемент И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, дополнительный элемент И, вход которого соедине.н - со вторым выходом компаратора, а выход - со вторым -. входом реверсивного счетчика, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со вторыми управляющими входами амплитуцно-4см- пульсного мод датора входного напряжения и демодулйтора J2.

Недостатком этого устройства также является низкая точность .

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой изм итель напряжений, содержащий амплитудно-импульсный модулятор измеряемого напряжения, после.довательно соединенные реверсивный cjer чик и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные компаратор и элемент И, источник опорного напряжения и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со вторым управляюпшм входом амплитудно-импульсного модулятора измеряемого напряжения введены амплитудно-импульсный модулятор опорного напряжении, вход которого соединен с источником опорного напряжен а выход - со BTopbiM. входом цифроаналогов го преобразователя, усилитель тактовой ча тоты, вход которого соединен с выходом алшлитудно-импупьсноРо модулятора измеряемого напряжения, фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходо усилителя тактовой частоты, а выход со входом компаратора, дополнительный фильтр верхних частот, вход которого сое динен- с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход - со вторым входом компаратора, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом элемента И, JK -триг гер, первый .второй и третий входы которого соединены, соответственно, с выходами элементов И, НЕ и выходом генера ратора тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы - с разрешающими вхо дами, соответственно, на сложение и на вычитание реверсивного счетчика, фазосдвигающая цепь, вход которой соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - со вторым входом элемента И, вторым управляющим входом амплитудно- импульсного модулятора опорного напряжения и третьим счетным входом реверсивного счетчика. Амплитудно-импульсная модуляция измеряи ого и опорного напряжений, совместно с указанной логической обработкой, обеспечивают сохранение информации об амплитудных значениях измеряе.мого напряжения и повыщает точность цифроаналогового преёразователя при изменениях (уходах) характеристик отаепьных элйлентов. На фиг. I приведена блок-схема цифрового измерителя напряжений; на фиг.2временйые диаграммы, поясняющие его работу. Предлагаемое устройство содержит амплитудно-импульсный модулятор I изм яемого напряжения, генератор 2 тактовых импульсов, усилитель 3 тактовой частоты, фильтр 4 верхних частот, компаратор 5, источник 6 опорного,напряже ния, амплитудно-чнмпульсный модулятс р 7 опорного напряжения,$азосдвигакяцая епь 8, цифроаналоговый преобразователь 9, реверсивный счетчик 10, дополнительный шьтр Ц-верхних частот элемент И 12, лемент НЕ 13 триггер 14. Измеряемое напряжение (фиг.2а; подается на амплитудно-импульсный модулятор измеряемого напряжения I и модулируется с частотой тактовых импульсов (фиг. 26), поступающих с генератора 2 тактовых импульсов. Усилитель 3 тактовой частоты выделяет и усиливает из промодулированного входного напряжения (фиг. 2в) первую гармонику U)( (фиг.2г), которая поступает через фильтр 4 верхних частот на компаратор 5. Опорное напряжение от источника 6 опорного напряжения поступает на амплитудноИмпульсный модулятор 7 опорного напряжения и модулируется сдвинутыми фазосдвигающей цепью 8 и четверть цериода тактовыми импульсами (фиг.2д). С вы.хода цифроаналогового преобразователя9 промодулированное опорное напряжение (фиг.2е), амплитуда которого U соот ветствует коду на выходе реверсивного счетчика Ю, поступает через дополнительный фильтр 11 верхних частот на второй вход компаратора 5. Из выходного сигнала (фиг.2 ж) компаратора 5 элементом И 12, производится выделение методом стробирования импульсов (фиг. 2з), соответствующих вышине синусоидального напряжения. Элемент НЕ 13 осуществляет их инверсию (фиг. 2и) Т К -триггер 14 при наличии выщеуказанных импульсов (фиг.2з), что соответствует условию Уц , выдает на реверсивный счетчик 10 по заднему фронту тактовых импульсов (фиг. 2,6) сигнал разрешения на сложение (фиг. 2,к), а при их отсутствии, чтг соответствует условию Uic U к сигнал разрешения на вычитание (фиг.2л). При этом выходной код реверсивного счетчика 1О изменяется по заднему фронту сдвинутых на четверть периода тактовых импульсов (фиг. 2д). Работа реверсивного счетчика Ю в .режиме сложе,ния и вычитания условно показана, соответственно, на фиг. 2м и фиг. 2н. Такое выполнение устройства позволяет повысить точность щифроаналогового преобразования в следящем режиме при уходах характеристик элементов цифрового измерителя напряжений. Фо.мула изобретения Цифровой измеритель напряжений, содержащий амплитудно-импульсный моду лягор измеряемого напряжения, последовательно соединенные реверсивный счётчик и цйфроаналоговый преобразоват.ель, последовательно соединенные компаратор и элемент .И, источник опорного напря жения и reteeparop тактовых импульсов, выход которого соединен, со вторым управляющим входом амплитудно-импульсного модулятора измеряемого напряжешя, отличающийся тем, что, с . целью повышения точности измерений, в него введены амплитудно-импульсный модулятор опорного напряжения, вход которого соединен с источником опорного напряжения, $ выход - со вторым входом цифроаналогового преобразователя, усилитель тактовой частоты, вход которого соединен с выходом амплитудно-импульсного модулятора измеряемого напряжения, фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом усилителя тактовой частоты, а выход - со входом компаратора, дополнительный фильтр верхних частот, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, 25

а выход - со вторым входом компарат(Ч)а, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом элемента И, JK -триггер, первый, второй н третий входы которого соединены, соответственно, с выходами элементов И, НЕ и выходом генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсный выходы - с разрешающими входамн, соответственно, на сложение и на вычи0тание реверсивного счетчика,, фазосдвигающая цепь, вход Ьоторбй соединен с генератором тактовых импульсов, а выход со вторым входом элемента И, вторым управляющим входом амплитудно-импульс5ного модулятора опорного напряжения и третьим счетным входом реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 571759, кл, G 01 R 19/02, 02.04.74.

I

1П

г

I

J

J

Г

t.

w

t

t

W

t

Щн

t