Устройство для измерения импульсных напряжений
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
С©циалистичесних
Республик (Sl} Дополнительное к аат. свид-ву(22) Заявлено 15.01.74 (21) 1987035/18с присоединением заявки № (23} Приоритет—
Опубликовано О5. Од. 79.рюллетень №
Дата опубликовании описания 99.03 йвудерстееианй хан«тат
СССР
Пв ДВЛ«м «305p6YINN« х ат«рнт«й (72) Автор изобретении
В. J1. Вермаы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться для построения импульсных волы ме фов, импульсных систем автоматического регулирования и т.д.
Известно устройство для измерения импульсных напряжений, содержашее схему сравнения, релаксатор, стабилизатор импульсного тока заряда, стабилизатор тока разряда, конденсаторный измеритель частоты, пороговый элемент, ключ заряда, накопительный конденсатэр и регистрируюший прибор j3 j.
Однако, это усчройство обладает недостаточным быстродействием и сложной регулировкой.
Бель изобретения — повышение быстродействия устройства и упрошение его регулировки.
Это достигается тем, что устройст.во для измерения импульсных напряжений, содержашее схему сравнения, пороговые элементы, схемы совпадения, ключ заряда, резисторы заряда и раз2 ряда, источник зарядного напряжения и накопительный конденсатор, снабжено делителем напряжения, блоком логического управления скважностью, триггером обратной связи и ключом разряда, причем выход схемы сравнения соединен со входом делителя напряжения и входом первого порогового элемента, первый выход делителя напряжения соединен со входом второго порогового элемента, второй выход делителя напряжения - со входом третьего порогового элемента, выходы первого и третьего пороговых элементов соединены со входами блока логического управления скважностью, а выход второго порогового элемента соединен со входом установка в единицу триггера обратной связи, вход установка в нуль которого объединен с входом блока логического управления скважностью. Выходы триггера обратной связи через схемы совпадения соединены с ключами
-aapsma и разряда, а другие входы обеих
65 1264 схем совпадения соединены с выходом блока логического управления скважностью. При этом накопительный конденсатор через резистор заряда и ключ заряда соединен с источником зарядного напряжения, а через резистор разряда и ключ разряда - с общей шиной устройства.
На. чертеже представлена структурная эпектрическая схема данного устройства дпя измерения импульсных напряжений.
Устройство содержит схему сравнения 1, пороговые элементы 2 - 4, схемы совпадения 5 и 6, ключ заряда 7, резисторы 8 и 9 соответственно заряда н разряда>источник зарядного напряжения
10, накопительный конденсатор 1 1, делитель напряжения 12, блок 13 логического управления скважностью, триггер обратной связи 14 и ключ разряда 15.
Выход схемы сравнения 1 соединен со входом делителя напряжения 12 h входом порогового элемента 2. Выход
16 делителя напряжения 12 соединен со входом порогового элемента 3, выход 17 делителя напряжения подключен ко входу порогового элемента 4. Выходы пороговых элементов 2 и 4 соединены со входами блока . 3 логического управления скважностью, а выход порогового элемента 3 соединен со входом
"установка в единицу триггера обратной связи 1 4, вход установка в нуль" которого объединен со входом блока 13 логического управления скважностью и с шиной 18 "установка в нуль" устройства.
Выходы триггера обратной связи
14 через схемы совпадений 5 и 6 соединены с ключами 7 и 15 соответственно заряда и разряда, другие входы схем совпадения соединены с выходом блока 13 логического управления скважностью, а накопительный конденсатор
11 соединен с входом 19 схемы сравнения 1 и через резистор заряда 8 и ключ заряда 7 — с источником IO зарядного напряжения, а через резистор
9 и ключ разряда 15 — с общей шиной
20 устройства. Вход 21 схемы сравнения 1 является измерительным входом TPoAcTB&.
Работа данного устройства заключается s следующем.
Измеряемый сигнал поступает на вход 19 схемы сравнения 1. При включении питания напряжение на обкладках скважностью, запускаемый в каждый период следования входных импульсов стробирующим сигналом, вырабатывает на своем выходе импульс, длительность
40 которого может принимать два дискретных значения и тем самым обеспечивает нормальный или форсированный режим работы зарядно-разрядных цепей накопительного конденсатора 11. Появление на выходе блока 13 логического управления скважностью импульса той или иной длительности зависит от степени рассогласования между амплитудой входного импульса и компенсирующим
5О напряжением. Если амплитуда импульса существенно-превосходит компенсирующее
"апряжен"е (комп 8 „„jB мо мент сравнения сйгнал появляется на выходе пороговых элементов 2 — 4.
Если амплитуда импульса существенно меньше компенсирующего напряжения (3O11 > L,03 - 1,05 Ц и м и ), в момент сравнения сигнала на выходе пороговых
1О
2О э5
ЗО накопительного конденсатора 11 равно нулю. Поскольку амплитуда входных импульсов отлична от нуля, на выходе схемы сравнения появляется импульс большой амплитуды, который поступает на делитель напряжения 12. Амплитуда этого импульса обеспечивает срабатывание всех трех пороговых элементов 2, 3 и 4. Сигнал с порогового элемента 3 поступает на вход "установка в единииу" триггера обратной связи 14 и ус-. танавливает его в состояние, условно называемое "возбужденным".
Триггер обратной связи 14 является элементом памяти, функция которого состоит в хранении в течение периода следования входных импульсов информации о результате сравнения амплитуды последних с компенсирующим напряжением. Незадолго до прихода каждого входного импульса на шине "установка в нуль" появляется короткий сигнал, устанавливающий триггер 14 в исходное состояние, условно называемое
"нулевым". При этом исходное состояние триггера также несет в себе информацию, соответствующую случаю, когда амплитуда импульса меньше компенсирующего напряжения. Если такое соотношение сравниваемых сигналов при следующем непосредственно за сигналом "установка в нуль сравнении подтверждается, триггер остается в исходном состоянии на весь период.
Блок 13 логического управления
651264 элементов 2 — 1 не окажется. Появление импульса на выходе порогового элемента 4 или его исчезновение на выходе порогового эпемента 2 является критерием для определения нарушения неравенства, 0,95-,9 „, 0„ „,„),ОЗ- оюU „ и служит блоку 13 логического управления скважностью сигналом для выработки на своем выходе длинного импульса, т.е. переходу данного устройства в форсированный режим.
В момент включения питания амплитуда импульса, поступающего на вход делителя напряжения 1 2, в состоянии обеспечить срабатывание пороговых элементов 2 — 4. Сигнал с порогового элемента 4, поступая на первый вход блока 13 логического управления скважностью, обеспечивает появление на выходе последнего длинного импульса. Этот импульс попадает на первые входы схем совпадения 5 и 6. Однако, поскольку триггер 1 4 обратной связи находится в возбужденном состоянии, сигнал на втором входе присутствует только у схемы совпадения 5. Выходной импупьс схемы совпадения 5 поступает на управпяюший вход кпюча зарядя 7 и в каждый период следования входных импульсов замыкает его на время, равное длительности импульса с блока 13 логи— ческ ого управления скважностью.
Поскольку длительность импульса на первом входе схемы совпадения 5 велика, накопительный конденсатор 11 интенсивно накапливает заряд, и напряжение на нем быстро повышается. Как только разница между компенсирующим напряжением и амплитудой импульса уменьшится настолько, что станет вы полняться неравенство Цкощ, >0,95-097U1(MB сигнал на выходе порогового элемента 4 исчезает. Это приводит к перестройке режима работы блока 13 логического управления скважностью, и на его выходе устанавливается импульс малой длительности. Поскольку амплитуда импульса все еще превышает компенсирующее напряжение, сигнал на выходе порогового элемента 3 сохраняется, триггер обратной связи l 4 по-прежнему в моменты сравнения устанавливается в возбужденное состояние, и на втором входе схемы совпадения 5 присутствует разрешающий уровень, Однако ввиду и:-вменения длительности сигнала на первом входе схемы совпадения 5 ключ заряда 7 теперь замыкается лишь на очень небольшое время внутри каждого периода следования входных импульсов.
Заряд накопительного конденсатора 1 1 проходит со значительно меньшей интен3 сивностью, и напряжение на нем нара-Г стает медленно. Как только компенсирующее напряжение оказывается болыпе амплитуды импульса, сигнал íà вьцсоде порогового элемента 3 исчезает, и
16 триггер обратной связи 14 после очередной установки s нуль не переходит в возбужденное состояние, Разрешающий сигнал на втором входе схемы совпадений 5 пропадает, а на втором входе схемы совпадений 6 появляется.
Поступающий на первые входы схем совпадений 5 н 6 импульс с блока 13 логического управления скважностью проходит теперь через схему совпадения 6 на управлшощий вход ключа разряда 15, который замыкается»а корот кие промежутки времени внутри каждого периода следования входных импульсов.
Накопительный конденсатор 11 медлен25 но разряжается, и напряжение на нем медленно падает. Этот процесс продолжается до тех пор, пока компенсирующее напряжение не станет меньше амплитуды входных импульсов, что вновь приводит к появлению сигнала на выходе порогового элемента 3 и медленному заряду накопительного конденсатора 1 1.
Таким образом, данное устройство начинает работать в установившемся режиме.
Амплитуда колебаний компенсирующего напряжения в установившемся режиме работы устройства определяется в основном коэффициентом усиления схемы сравнения 1 и эквивалентной постоян4О ной времени заряда и разряда накопительного конденсатора 11. Влияние порогового элемента 3 незначительно.
Если по каким-либо причинам амплитуда входного импульса получает приращение более 3-5,о, амплитуда сигиапа на выходе схемы сравнения 1 возрастает, появляется импульс на выходе порогового элемента 4, и устройство ускоренно переходит в новый установившийся режим.
Если амплитуда входных импульсов падает более чем на 3-5 о, импульс на выходе схемы сравнения 1 исчезает или уменьшается настолько, что на выходах пороговых элементов 2-4 сигнал не появляется. Отсутствие импульса на .выходе поргового элемента 2 приводит к появлению на выходе блока 13 логи651264 ческого управления скважностыо и первых входах схем совпадения 5 и 6 длин.ного импульса. Отсутствие сигнала на выходе порогового элемента 3 приводит к тому, что триггер обратной связи 14 после очередной установки и нуль уже не переходит в возбужденное состояние. Разрешающий уровень исчезает со второго входа схемы совпадения 5 и появляется на втором входе схемы совпадения 6. Сигнал со схемы совпадения 6 поступает на управляющий вход ключа разряда 1 5, замыкая его в течение каждого периода входных импульсов почти на всю длительность периода. Напряжение на накопительном конденсаторе 11 быстро уменьшается до тех пор, пока не станет справедливым неравенство U<><<4$,Q$-1,83U „gВ этот момент величина сигнала на выходе схемы сравнении 1 становится достаточной для срабатывания порогового элемента 2, импульс с которого перестраивает режим рабоче блока 13 логического управления скважностью так, что на его выходе устанавливается короткий импульс. Поскольку амплитуда входных импульсов все еше меньше компенсирующего напряжения, триггер обратной связи 14 остается в нулевом состоянии, и на втором входе схемы совпадения 6 сохраняется разрешающий уровень. Таким образом, со схемы совпадения 6 импульс поступает на управлаощий вход ключа разряда 15, замыкая его, но теперь уже на коротКое sp8MR EHQTpB каждого периода входных импульсов. Разряд накопительного конденсатора 11 проходит менее интенсивно, и компенсирующее напряжение уменьшается медленно.
Как только амплитуда входного импульса превысит компенсирующее напряжение, на выходе порогового элемента
3 поивляется импульс. Этот импульс устанавливает триггер обратной связи
14 в возбужденное состояние, сигнал е на втором входе схемы совпадения 6 исчезает, а на втором входе схемы совпадения 5 появляется. Сигнал со схемы совпадения 5, поступая иа управпякииий вход ключа разряда 7, замы- кает его на короткие промежутки времени внутри каждого периода входных импульсов. Напряжение на накопительном конденсаторе 11 начинает повышаться. Таким образом, режим работы устройства после ускоренного переходного процесса вновь устанавливается.
Формула изобретения
Устройство для измерения импульсных напряжений, содержащее схему соавнения, пороговые элементы, схемы совпадения, ключ заряда, резисторы заряда и разряда, источник зарядного напряжения и накопительный конденсатор, отличающееся тем. что, с целью повышения быстродействия устройства и упрощения его регулировки, оно снабжено делителем напряжения, блоком логического управления скважностью, триггером обратной связи и ключом разряда, причем выход схемы сравнения соединен со входом делителя напряжения и входом первого порогового элемента, первый выход делителя напряжения соединен со входом второго порогового элемента, второй выход делителя напряжения — со .входом третьего порогового элемента, выходы первого и третьего пороговых элементов соединены со входами блока логического управления скважностью, а выход второго порогового элемента соединен со входом "Установка 8 единипу триггера обратной связи, вход Установка в нуль" которого объединен со входом блока логического управления скважностью, выходы триггера обратной связи через схемы совпадения соединены с ключами заряда и разряда, а другие входы обеих схем совпадения соединены с выходом блока логического управлении скважностью, при этом накопительный конденсатор через резистор заряда и ключ заряда соединен с источником зарядного напряжения, а через резистор разряда и ключ разряда — с обшей шиной устройства.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
% 308373, Я Ol R 19/04, 24.10.69.
651 264
Составитель С. Лукинская
Техред С. Мигай Корректор С. Патрушева
Редактор Б, Федотов
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4
Заказ 797/41 Тираж 1089 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5