Преобразователь емкости двухпо-люСНиКА B иНТЕРВАл ВРЕМЕНи Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 H03K13/20 

ко входу операционного усилителя, введены два компаратора, интегратор, модулятэр, блок вьщеления фронта, элемент ИЛИ, триггер, элемент И, а также дополнительные ключ и опорный резистор, при этом входы компараторов -подключены к выходу операционного усилителя, а выходы компараторов - ко входам интегратора, выход которого через модулятор и дополнительный опорный резистор соединен со входом операционного усилителя, выход операционного усили теля соединен с его входом через дополнительный ключ, кроме того, выход нуль-органа через блок выделения фронта, а также выходы компараторов подключены через элемент ИЛИ ко вход триггера, первый выход которого соединен с управляющими входами дополни тельного ключа и коммутатора, а второй выход триггера соединен с одним из входов элемента И, причем соответ ствую1цие выходы блока управления под ключены ко входам модулятора, триггера и элемента И, а выход последнег соединен с управляющим входом ключа является выходом преобразователя. На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь емкости двухполюс ника в интервал времени содержит источник 1 опорного напряжения, коммутатор 2, блок 3 управления, исследуемый двухполюсник 4, который содер жит конденсатор с емкостью С, резис тор сквозной проводимости с сопротив лением Rj, , а также цепочку характеризующую адсорбционные свойс ва емкостного объекта, операционный усилитель 5 с опорным конденсатором емкостью CQ в цепи обратной связи, нуль-орган 7, ключ 8, опорный резистор 9 с сопротивлением R,, два компа ратора 10 и 11, интегратор 12, модулятор. 13, блок 14 выделения фронта, элемент 15 ИЛИ, триггер 16, элемент 17 И, а также дополнительный ключ 18 и опорный резистор 19 с сопротивлени ем RQ . Работа преобразователя происходит следующим образом. По сигналу Пуск и соответствующему сигналу блока 3 управления коммутатор 2 подключает к исследуемому двухполюснику 4 опорное напряжение + Llo . При малой величине сопротивления RJ, , шунтирующего емкость С , напряжение на выходе операционного уси лителя 5 переходит пороговое значение - и достигает насыщения (фиг. 2). При превышении выходным напряжением по абсолютной величине значения срабатывает ком паратор 10, выходной импульс которог поступает на вход интегратора 12, где формируется напряжение и, , которое постепенно выводит операционный усилитель 5 из режима насыщения. Подача Uoort осуществляется через модулятор 13 и дополнительный опорный резистор с сопротивлением R на вход операционного усилителя 5, при этом напряжение на его выходе при разомкнутом ключе 8 будет изменяться по следующему закону: u,(t)(-e),.} у р х (7 -о 1 Одновременно компаратор 10, элемент 15 ИЛИ и триггер 16, ср.абатывающий по згщним фронтам импульсов, формируют сигналы (фиг.2), которые подаются на управляющие входы коммутатора 2 и дополнительного ключа 18, обеспечивая тем самым нулевое напряжение на выходе операционного усилителя 5 до начала следующего такта. Если в следующем такте при подаче на вход исследуемого двухполюсника напряжения +1) выходное напряжение операционного усилителя 5 опять превосходит по абсолютной величине значение пор то срабатывает компаратор 10 и напряжение возрастает. На выходе операционного усилителя 5 до начала следующего такта также будет нулевое напряжение. ТаКИМ образом, увеличение. U происходит автоматически до тех пор, пока SdX операционного усилителя 5 не будет превыи ать по абсолютной величине - . Эти такты работы являются неинформативными, а число их зависит от постоянной времени заряда интегратора. На фиг. 26 таких неинформативных тактов два (I я И) . Как только напряжение достигнет значения, при котором . операционного усилителя 5 станет по абсолютной величине меньше - , выходные импульсы (вых.1 триггера 16, фиг.2з) оставляют дополнительный ключ 18 в разомкнутом состоянии, а коммутатор 2 совместно с блоком 3 управления подключают на вход исследуемого двухполюсника 4 с источника 1 опорного напряжения напряжение - UCP , при этом напряжение на выходе операционного усилителя 5 будет изменяться по следующему закону:r..u- - f-f-e )j С/ , С / ,, ., . г/сГ, о ( -г,с,-С(- ., Тд , а также при Т (5-10) , При t получим Работа устройства такова, что при t Тр коммутатор 2 замыкает коротко исследуемый двухполюсник, одновременно отключая полюс а пос леднего от выхода источника - Up и подключая с помощью ключа 8 полюс через опорный резистор 9 с калибров ным сопротивлением R к выходу источника 1 опорного напряжения +UQ. При этом значение времени разряда конденсатора до нулевого уровня,фик сируемое н уль-органом 7 и блоком 14 вьщеления фронта R(C X + С) , практически определяется значением суммарной емкости исследуемого двух полюсника (С + С ) . Это значе.ние получается на выходе элемента 17 И , Напряжение остается приложен ным ко входу операционного усилителя 5 через резистор Я к началу следукяцего такта. На временных диаграммах (фиг.2) рассматриваетс также случай так называемой перекомпенсации (такт IV), при котором оказывается настолько бол шим, что напряжение на выходе операционного усилителя 5 (формула 1} превосходит порог В этом случае срабатывает компаратор- 11. Сигнал с выхода компаратора 11 пос тупает на управляющий вход интегра тора 12 и разряжает оп до нуля. Блок 3 управления обеспечивает переключение коммутатора 2 и двух ключей 8 и 18, а также формирует управляющие импульсы, поступающие на вход модулятора 13. Формула изобретения Преобразователь емкости двухпол ника в интервал времени, содержащи последовательно соединенные источн опорного напрях;ения, мсрммутатор, управляющие входы которого соедине с двумя выходами блока управления, исследуемый двухполюсник, операционный усилитель с опорным конденсатором в цепи обратной связи, вход которого соединен с одним из выходов коммутатора, и нуль-орган, причем один из выходов источника опорного напряжения че)ез ключ и опорный резистор подключен ко входу операционного усилителя, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены два компаратора, интегратор, модулятор, блок выделения фронта, элемент ИЛИ, триггер, элемент И, а также дополнительные ключ и опорный резистор, при этом входы компараторов подключены к выходу операционного усилителя, а выходы компараторов ко входам интегратора, выход которого через модулятор и дополнительный опорный резистор соединен со входом операционного усилителя, выход операционного усилителя соединен с его входом через дополнительный ключ, кроме того, выход нуль-органа через блок выделения фронта, а также выходы компараторов подключены через элемент ИЛИ ко входу триггера, первый выход которого -соединен с управляющими входами дополнительного ключа и коммутатора, а второй выход триггера соединен с одним из входов элемента и, причем соответствующие выходы блока управления подключены ко вхйдам модулятора, триггера и элемента И, а выход последнего соединен с управляющим входом ключа и является выходом преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 612187, кл. G 01 R 27/26, 1976. 2.Информационно-измерительная техника. Межвузовский сборник научных трудов. .Пенза, ППИ, 1977,вып.7, с. 36-78 (прототип).