Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R29/02 

(5М УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в контрольно-измерительной аппарату ре по проверке прецезионных генераторов пилообразного напряжения и то ка, в аппаратуре по измерению формы и параметров периодических сигналов в системах автоматики. Известно устройство для измерения нелинейности пилообразного напр жения, состоящее из двух регулируемых источников напряжения, двух компараторов напряжений, триггера, элемента совпадения, генератора сче Hbix импульсов, делителя частоты, делительного блока и индикационного табло С 1 . Недостатком устройства является низкая точность измерений. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее источники эталонного и регулируемого напряжений, подключенные к входам двух компараторов напряжений Ко вторым входам компараторов подключен источник исследуемого пилообразного напряжения. Выход одного компаратора напряжений подключен к входу первого триггера, к другому входу .которого через элемент И подключен выход другого компаратора напряжений. Второй вход элемента И подключен к выходу второго триггера, один вход которого подключен к кнопке запуска, а другой к выходу первого триггера. Измерительный блок подключен к кнопке запуска и к выходу первого триггера С 2 1, Недостатком этого устройства является низкая точность измерения и ограниченный частотный диапазон, обусловленные неидентичностью уходов порогового уровня компараторов 39 и невозможностью увеличения частоты повторения тактовых импульсов генератора из-за ограничений по ма симальной рабочей частоте счетчико Цель изобретения - повышение то ности и расширение частотного диап зона измерений. Цель достигается тем, что в устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее компаратор напряжений, первый вход которого подключен к входной клемме устройства, а второй вход соединен с выходом источника напряжения, а первый выход компаратора соединен с первым входом элемента И, последовательно соединенный с эл ментом И, формирующий триггер и управляющий триггер, превый выход которого соединен с вторым входом эле мента И, измерительно-логический блок, к четвертому входу которого подключен блок запуска, введены два элемента И, два элемента ИЛИ, генер тор временного интервала и компаратор длительности импульсов, причем входы второго элемента И подключены соответственно к первому выходу ком паратора напряжений и второму выходу управляющего триггера, а его выход - к первому в-ходу первого элемента ИЛИ и к третьему входу измерительно-логического блока, первый и второй входы которого соответстве но подключень к выходам первого эле мента И и компаратора длительности импульсов, второй выход формирующего триггера подключен к второму входу компаратора длительности импульсов, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И через генератор временного интервала входы третьего элемента И подключены к первому выходу формирующего Триггера и второму выходу компаратора напряжений, а выход - к первому входу второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходу блок запуска, а их выходы - соответственно к вторым входам формирующего и управляющего триггеров, второй выход измерительно-логического блока подключен к входу источника напрямения, а его первый выход соединен с выходной клеммой устройства. 4 На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюи ие работу устройства о Устройство содержит компаратор 1напряжений, источник 2 напряжения, первый элемент И 3, второй элемент И k, третий элемент И 5, управляющий триггер 6, формирующий триггер 7, измерительно-логический блок 8, генератор 9 временного интервала, компаратор 10 длительности импульсов, первый элемент ИЛИ 11 , второй элемент ИЛИ 12, блок 13 запуска, входная 1 и выходная 15 клеммы устройства. Устройство работает следующий обра зом Блок 13 запуска формирует импульс (фиг, 2, диаграмма л,) который поступает на четвертый вход измерительно-логического блока 8, а через первый 11 и второй 12 элементы ИЛИ на вторые установочные входы формирующвго 7 и управляющего 6 триггеров соответственно. При этом на втором выходе измерительно-логического блока 8 появляется сигнал, устанавливаюй1ий на выходе источника 2 напряжения опорное напряжение с уровнем UQ (диаграмма а, кривая 2) ,а формиРУЮ1ЦИЙ 7 и управляющий 6 триггеры устанавливаются в нулевое состояние {диаграммы з, к). На первом выходе компаратора 1 напряжений формируются импульсы в случае, если пилообразное ьГёпряжение превышает напряжение источника 2 напряжения (диаграмма б). На втором выходе компаратора формируются импульсы, если напряжение с выхода источника 2 напряжения превышает уровень исследуемого пилообразного напряжения (диаграмма в). Импульс, появляющийся на втором выходе компаратора 1 напряжения (диаграмма а) при изменении напряжения на выходе источника напряжения 2от О до UQ (диаграмма а, кривая 2), проходит через третий элемент И 5 (диаграмма е) и второй элемент ИЛИ 12 на второй установочный вход управляющего триггера 6, не изменяя его состояние, так как он уже был установлен в нулевое состояние импульсом блока 13 запуска. Когда пилообразное напряжение (диаграмма а, кривая 1) на первом входе компаратора напряжений 1 достигает значения UQ , на его первом выходе формируется импульс (диаграмма б), поступащий на первые входы первого и второго элементов И 3 и А Вторые входы первого и второго элементов И 3 и соединены с выходами .управляющего триггера 6, находящегося в рассматриваемый момент времени в нулевом состоянии. Следовательно импульс с первого выхода компаратора напряжений 1 пройдет только через первый элемент И 3 (диаграмма г) . Этот импульс запускает генератор 9 временного интервала, который формирует импульсы постоянной длительности, равный (диаграмма х) , устанавливает в единичное состояние формирующий триггер 7 (диаграмма а)и поступает на первый вход измерительно-логического блока 8. При этом на втором выходе измерительно-логического блока 8 формируется сигнал, устанавливающий с некоторой задержкой (равной Tj, определяемой временем задержки измерительно-логического блока 8 и источника напряжения 2) на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем 1) (диаграмма а, кривая 2), Единичный уровень со второго выхода формирующего триггера 7 (диаграмма а) поступает на первый установочный вход управляющего триггера 6 и переводит его в единичное состояние (диаграмма к). При изменении напряжения на выходе источника 2 напряжения от UQ до и (диаграмма а, кривая 2) на втором выходе компаратора 1 напряжений формируется импульс (диаграмма в), который поступает на первый вход третьего элемента И 5 Но, так как на вторрй вход третьего элемента И 5 поступает сигнал от первого выхода формирующего триггера 7 находящегося в этот момент в единичном состоянии (диаграмма а), то импульс со вто рого выхода компаратора 1 напряжений через третий элемент И 5 не проходит (диаграмма е) и не влияет на работу устройства. При достижении пилообразным напряжением уровня и (диаграмма а) на первом выходе компаратора напряжений 1 формируется импульс (диаграм ма б) , а так как в этот.момент времени управляющий триггер 6 находит034ся в единичном состоянии (диаграмма к), то он, пройдя через второй элемент И (диаграмма д) и первый элемент ИЛИ 11, устанавливает формирующий триггер 7 в нулевое состояние (диаграмма а). Кроме того, импульс с выхода второго элемента И k, поступает на третий вход измерительно-логического блока 8, который в свою очередь, формирует на своем втором выходе сигнал, устанавливающий на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем U(j. Во время обратного хода пилообразного напряжения (диаграмма а, кривая 1) при достижении им уровня UQ (диаграмма а, кривая 2) на втором выходе компаратора напряжений 1 формируется импульс (диаграмма в), который , пройдя через третий элемент И 5 (диаграмма е), так как формирующий триггер 6 находится в нулевом состоянии (диаграмма а), а через второй элемент ИЛИ 12, устанавливает управляющий триггер 6 в нулевое состояние (диаграмма к). В следующем периоде повторения пилообразного напряжения при достижении им уровня UQ на первом выходе компаратора 1 вновь сформируется импульс, который пройдя первый элемент И 3, запустит генератор временного интервала 9 установит формирующий триггер 7 в единичное состояние, поступит на первый вход измерительно-логического блока 8, вызовет появление на его втором выходе сигнала, устанавливающего на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем 112 и т.д. Отметим, что длительность импульсов на выходе формирующего триггера 7 (диаграмма а) определяется выражениемt о ср - где и- - значение напряжения на выходе источника напряжения 2 в i-oM цикле измерения; UQ - опорное напряжение на выходе источника напряжения 2j К - крутизна пилообразного напряжения на измеряемом участке. Если при постоянной длительности импульсов 1 на выходе генератора 9 временных интервалов {диаграмма и постоянном значении UQ на выходе источника напряжения 2 (диаграмма а, кривая 2) задавать различные зн ния U.U... то при некотором значении напряжения U будет выполняться условиеГ.р Tj. При этом на выходе компаратора 10 длительности импульсов формируется импульс (диаграмма и), поступающий на второй вход измерительно логического блока 8, на первом выходе которого фо мируется сигнал, соответствующий напряжению 11. Тогда крутизна пило образного напряжения на участке от UQ до и будет определяться выражениемНахождение значения U может выполняться измерительно-логическим блоком 8 любым методом, применяемым при построении аналого-цифровых пре образователей. Задавая различные значения опорного напряжения DQ, можно определить крутизну пилообразного напряжения на всех участках. После чего нелинейность пилообразного напрян(ения может быть найдена из математического выражения mdx m1п Формула изобретения Устройство для измерения нелине ности пилообразного напряжения, со держащее компаратор напряжений, первый вход которого подключен к входной клемме устройства, а второ вход соединен с выходом источника напряжения, а первый выход компара тора соединен с первым входом элемента И, последовательно соединенные с элементом И, формирую1чий три гер и управляющий триггер, первый ВЫХОД которого соединен с вторым входом элемента И, и блок запуска, соединенный с четвертым входом измерительно-логического блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения частного диапазона в него введены два элемента И, два элемента ИЛИ, генератор временного интервала и компаратор длительности импульсов, причем входы второго элемента И подключены соответственно к первомувь1ходу компаратора напряжений и второму выходу управляющего триггера, а его выход - к первому входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу измерительно-логического блока, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам первого элемента И и компаратора длительности импульсов, второй выход формирующего триггера подключен к второму входу компаратора длительности импульсов, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И через генератор временного интерзала, входы третьего элемента И подключены к первому выходу формирующего триггера и второму выходу компаратора, напряжений, а выход - к первому входу второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходу блока запуска, а их выходы - соответственно к вторым входа)- формирующего и управляющего триггеров, второй выход измерительно-логического блока подключен к входу источника напряжения, а его первый выход соединен с выходной клеммой устройства. Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 470768, кл. П 01 R 29/00, 1973. 2 о Авторское свидетельство СССР,. У 521530, кл. G 01 К 29/02, 1972 (прототип),