Цифровой вольтметр Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к приборам для измерения действующего значения сигналов произвольной формы или второго начального момента стационарного случайного сигнала. Изветен вольтметр действующего значения напряжения с преобразованием напряжения в частоту, содержащий два блока сравнения, аналоговый сумматор и отсчетный блок 1 J. Однако точные измерения этим устройством возможны лишь при относител но низких частотах. Известен вольтметр действующего значения напряжения, содержащий два стробируемых блока сравнения, элемен ШШ, генератор строб импульса, преобразователь код-аналог и отсчетный . . Б этом устройстве реализован мето статистических испытаний, обладающий как известно, большой статической погрешностью, снижение которой осу ществляется за счет увеличения времени измерения. Известен также цифровой интегрируЮ1ЦИЙ вольтметр действующего значения напряжения, принцип действия которого также основан на методе статистических испытаний, содержащий преобразователь код-аналог, прямой и инверсный выходы которого подклю- чены к первым входам двух блоков сравнения, вторые входы которых объединены и являются входом устройства, а выходы через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу накапливающего сумматора, выход которого подключен ко входу отсчетного блока, вход управления которого вместе со входом записи начальных условий накапливающего сумматора через счетчик подключей к выходу генератора строб-импульсов, который подключен также ко входам стробирования обоих блоков сравнения 3. Однако в этом устройстве не реали зованы все потенциальные точностные возможности стохастического iпринциппа измерения действзпгацего значения напряжения.. Целью изобретения является повыш ние точности измерения. Поставленная цель достигается тем,€. что в цифровой вольтметр, содержащий преобразователь код-аналог, прямой и ицверсный выходы которого подключены к первым входам двух блоков сравнения, вторые входы которых о&ъединены и соединены со входной ши ной, а выходы через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу накап-ч ливающего сумйатора, выход которого подключен ко входу отснетного блока, вход управления которого вместе со входом записи начальных условий на кагшиваиицего сумматора через счетчик подключен к выходу генератора стробимпульсов, который, подключен также ко входам стробирования обоих блоков сравнения, введены генератор псевдослучайных чисел, постоянный за поминающий блок и элемент задержки, причем выход генератора строб-импульсов подключен к тактовому входу генератора псевдослучайных чисел, вы ход которого соединен со входом преобразователя .код- аналог и адресным входом постоянного запоминающего бло ка, выход которого подключен к инфор мационному входу накапливающего сумматора, тактовый вход которого через элемент задержки соединен с выходом генератора строб-импульсов. На чертеже йзббражена функционал ная электрическая схема вольтметра. Цифровой интегрирующий вольтметр содержит две стробируемые схемы 1 и 2 сравнения, одни входы которых объединены и являются входом устройства, а вторые входы подключены к прямому и инверсному выходу преобразователя 3 код-аналог. Выходы схем t и 2 сраёнения через логический элемент ИЛИ4 подключены к управляющему входу накапливающегo сумматора 5. Выход генератора 6 строб-импульсой подключен ко входам стробирования обеих схем 1 и 2 сравнения, тактовому входу генератора 7 псевдо случайных чисел, тактовому входу Ьчетяика 8 и через элемент 9 задержки к тактовому входу накапливающего сумматора 5, Выход генератора 7 псевдослучайных чисел подключен к ин формационному входу преобразователя 3 код-агалог и адресному входу постоянного запоминающего устройства 10, выход которого подключен к информационному входу накапливающегр сумматора 5. Выход счетчика 8 подключен ко входу записи начальных условий наг капливающего сумматора 5 и входу управления отсчетного устройства 11, вход Которого подключен к выходу накапливающего сумматора 5. Устройство работает следующим образом. Влргки 1 и 2 сравнения вместе с элементом ИЛИ 4 сравнивают входной сигнал X (f) с сигналом преобразователя 3 код-аналог j| (t). Результат измерения формируется в виде суммы I At .IbX,. , где подкоренная сумиа S)--, о тО а О.2 является апаратной констанI-Oтой. Эту константу необходимо вычис.Лить для конкретного генератора 7 псевдослучайных чисел при заданном п и перед каждым измерением записывать в накапливающий сумматор 5 в виде начальных условий. Коэффициенты ot: ДЛЯ конкретного генератора 7 псевдослучайных чисел на этапе проектирования .вычисляются и записываются в постоянный запоминаюищй Jfлoк 10. Для к-разрядиых псевдослучайных чисел число коэффициентов равно 2 . Величина коэффици нта of- равна оС - viгде Р(ff) - вероятность появления псёвдослзгчайного числа - на выходе генератора 7. , Коэффициент Vfl определяется блоками ) и 2 сравнения П, 6СЛЙ fx(.)h| -f 4 - |о. если |х(-)И|,.( При такой методике измерения дейбтвующего значения напряжения погрешность измерения не зависит от формы сигнала. По-сравнению с известным максимальная погрешность измерения предлагаемым устройством уменьшается в 2,07 раза. После окончания очередного цикла измерения под воздействием сигнала переполнения счетчика содержимое накапливающего сумматора 5 переписывается в отсчетный блок П, в котором извлекается квадратный корень и полученный результат измерения индицируется. Одновременно в накапли вающем сумматоре 5 записывается код г. равный сумме S i. . Под воздействием генератора 6 строб-импульсов генератор 7 псевдослучайных чисел вырабатывает первое псевдослучайное число Q , которое преобразователем 3 код-аналог преобразуется в аналого вую форму, причем сигналы на прямом и инверсном В151ходах имеют противоположные знаки и равны по абсолютному значению. Аналоговый сигнал сравнивается блоками 1 и 2 сравнения с измеряемым сигналом. Если |х ( то на выходе элемента ИЛИ 4 появляется сигнал логической единицы. В противоположном случае на выходе элемента ИЛИ 4 имеется сигнал логического нуля. Псевдослучайное число -, является адресом постоянного запоминающего блока 10. В ячейке памяти с адресом записан код. рйвный /P(fo),который поступает на информационный вход накап-пиванядего сум матора 5. Элементом 9 задержки задержанный строб-импульс, воздействуя по тактовому входу накапливающего сумматора 5, добавляет к содержимому сумматора 5 код поступающий с выхода постоянного запоминающего блока 10. Если на выходе элемента ШШ 4 имеется логическая единица, то код доба ляется со знаком плюс, а если логический нуль - то со знаком минус Число тактов преобразования подсчитывает счетчик 8, который после п тактов преобразования переполняется. После п тактов преобразования в накапливающем сумматоре 5 имеет ся код, соответствукнций выражению (1). Этот код равен квадрату действу 1щего значения напряжения. 46 Предложенное устройство при некотором усложнении структуры обеспег чивает двукратное повьш1енив точности по сравнению с известным. Формула изобретения Цифровой вольтметр, содержащий преобразователь код-аналог, прямой и инверсный выходь которого подключены к первым входам двух блоков сравнения, вторые входы которых объединены и соединены со входной шиной, а выходы через злемент ИЛИ подключены к управляющему входу, накапливающего сумматора, выход которого подключен ко входу отсчетного блока, вход управления которого вместе со входом записи начальных условий накапливающего сумматора через счетчик подключен к вьпсоду генератора строб-импульсов, который подключен также ко входам стробирования обоих блоков сравнения, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены генератор псевдослучайных чисел, постоянный запоминающий блок и злемент задержки, причем выход генератора строб-импульсов подключен к тактовому входу генератора псевдослучг1йных чисел, выход которого соединен со входом преобразователя код-аналог и адресным входом постоянного запоминающего блока, выход которого подключен к информационному входу накапливающего сумматора, тактовый вход которого через элемент задержки соединен с выходом генератора Строб-импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Белов В. М. и др. Цифровой ольтметр переменного и постоянного ока,- Автометрия, 1971, № 5, с.68, 2,.Авторское свидетельство СССР 568901, кл, G 01 R 19/26, 07.01,74. 3,Авторское свидетельство СССР 630748, кл, Н.ОЗ К 13/20, 11,05.77..