Сравнивающее устройство
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< >748849
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 25 02. 74 (21) 1999202/18-21
{5t)M,. Кл.
Н 03 К 5/20
05 В 1/01 с присоединением заявки М 2101840/18-21
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.07.80. Бюллетень Йо 26
Дата опубликования описания 1707.80
{53) УДК621. 374. . 33 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения
В. Д. Дмитриев и Ю. Ф. Чубаров
Куйбышевский политехнический институт им. B. В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СРАВНИВИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к области йзмерительной и вычислительной техники, в частности к сравнивающим устройст вам, преобразующим амплитуду и величи-с ну измеряемого напряжения в число импульсов, которые могут быть использованы для построения аналого-цнфровых преобразователей.
Известны сравнивающие устройства, содержащие транзистор, источники компенсационного и сравнивающего напряжений, конденсатор, резисторы, диод
L 1
Однако эти устройства сложны по конструкции, имеют большое число функциональных узлов, нелинейных и реактивных элементов, не позволяют достигнуть высокой точности измерения, предназначены лишь для измерения амплитуды импульсных напряжений.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.
Для этого в устройство, содержащее транзистор, источники компенсационного и сравнивающего напряжений, конденсатор, резисторы и диод, введены потенциометр, ключ, источник переменного напряжения и параллельный колебательный контур, включенный меж- ду общей шиной и базой транзистора, соединенной через делитель напряжения на резисторах с источником переменного напряжения, при этом средняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор с коллектором транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с источником компенсационного напряжения и через потенциометр и ключ с источником сравнивающего напряжения, а база транзистора через диод соединена с выходной клеммой.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — его частотная характеристика.
Устройство содержит транзистор 1, источники компенсационного 2 и сравнивающего 3 напряжений, конденсатор
4, резисторы 5-7, диод 8, потенциометр 9, ключ 10, источник 11 переменного напряжения,, например генератор, параллельный колебательный контур 12, выходную клемму 13.
Принцип работы сравнивающего устройства-преобразователя удобно рассмотреть с дополнительными элементами: преобразователем 14 число импуль-. сов — напряжение, вход которого под748849 ключен к одному из входоны сравнивающего устройства-преобразователя (выходная клемма 13), а выход — к клеммам компенсационного источника 2 напряжения индикаторным счетчиком 15, вход которого соединен с другим ныходом устройства (клемма 16).
При включенном генераторе 11, вы ходное напряжение которого ныше порога отпирания транзистора 1, а частота входит в полосу пропускания кон - тура 12, транзистор 1 отпирается. В момент отпирания транзистора входное сопротивление транзисторного каскада становится нелинейным, причем составляющими его компонентами являются отрицательное активное сопротивление, нелинейная емкость и нелинейная индуктивность. Отрицательное входное сопротивление резко увеличивает добротность контура, что ведет к резкому увеличению напряжения 0 на контуре и отпиранию транзистора 1, а нелинейные индуктивность и емкость деформируют частотную характеристику устройства которая преобразуется из характеристики вида A в характеристику вида Б (фиг. 2). Частота f генератора
11 выбирается равной резонансной частоте контура 12 f<. Потенциометром 9 добиваются такого режима работы устройства, чтобы его полоса пропускания была минимальной, но не равной нулю. При этом амплитуда напряжения
U на контуре максимальна (точка б на фиг. 2).
При измерении положительного напряжения U (полярность без скобок на фиг. 1), когда на входную клемму 17 подана команда "сброс", источник 3 (У„ ) отключен и О»= 0 =О, колебания с контура 12 поступают на диод 8 и за;ем в виде положительных импульсов на преобразователь 14. Последний вырабатывает ступенчатбе компенсирующее напряжение U„,пропорциональное числу поступающих импульсов. Полярность U„ обратна полярности U„.
Ступенчатое увеличение U приводит к дискретному уменьшению полосы пропускания аГ системы до нуля. Когда f=0, транзистор 1 запирается, колебания на контуре 12 срываются (Оуменьшается с б до а на фиг. 2), 0< прекращает изменяться, а сравнивающее устройство устанавливается в нулевое положение. По команде на клемму 18 ключом 19 подключается ныход 16 устройства к входу индикаторного счетчика
15 и. ключом 10 ф подключается к входу сравнивающего устройства. Подключение измеряемого напряжения У» ведет к увеличению полосы пропускания устройства на величину, пропорциональ ную Ц< (например, характеристика A на фиг. 2), а (увеличивается скачком из точки а в точку б (фиг. 2).
На входы преобразователя 14 и счетчика 15 начинают поступать положительные импульсы, что вызывает дискретное увеличение Uz и уменьшение полосы пропускания а Г(характеристики
Б, В ..., п на фиг. 2) .Когда Ug = U» полоса пропускания Of=0, колебания на контуре вторично срываются и на выходной клемме 16 заканчивается формирование пачки импульсов, число которых пропорционально U», а счет осуществляется счетчиком 15.
Если компенсация амплитуды Ц„ не успела произойти за время полупериода колебаний Ц„ то она продолжается в течение второго, третьего и т.д. периодов вплоть до полной компенсации.
Измеряются и одиночные импульсы, но в этом случае нужно выбирать частоту генератора 11 так, чтобы компенсация произошла в течение длительности прямоугольного импульса, и если импульс сложной формы,то за время нарастания его от нуля до максимума.Для автоматизации включения ключей 10 и 19 в момент измерения использована связь инверсив55 бО б5
При измерении отрицательного постоянного напряжения (полярность н скобках на фиг. 1) анод диода 8 отключается от клеммы 20 и подключается к клемме 21- инверсивному выходу ко15 лебательной системы. Шина 21-18 переключается с клеммы 21 на клемму 20.
Режим работы устройстна выбирается (обычно выбором U ) так, чтобы колебания на контуре 12 отсутствовали, а
2О на клемме 21 появились. Тогда аналогично предыдущему при О» =0 на преобразователь 14 поступают импульсы и
Ок (полярность н скобках на фиг. 2) увеличивается по абсолютному значению вызывая уменьшение порога отпирания транзистора 1. В момент его отпирания на контуре 12 возникают, а на клемме 21 срываются колебания. По команде с клеммы 18 подключаются клемма 16 и напряжение Q», которое запирает систему, и полоса пропускания ,З f--О. Колебания на клемме 21 возникают вновь и продолжаются до тех пор, пока не произойдет полной компенсации U» напряжением ОИ. В этот мо35 мент транзистор 1 вновь открывается и колебания на клемме 21 срынаются
На выходе 16 формируется пачка импульсов, число которых пропорционально Ц,, щ Сравнивающее устройство может быть использовано для измерения амплитуды переменного и импульсного напряжений. При измерении, например амплитуды положительного полупериода или импульса используется схема, показанная на фиг.1.В этом случае в отрицательные полупериоды транзистор 1 заперт и устройство не работает,а в положительные полупериоды транзистор открывается и преобразование происхо5О дит аналогично вышеописанному.
748849 ного выхода (клемма 21) с клеммой 18 запуска.В этом случае по окончании установки нуля колебания на контуре 12 срываются, а на клемме 21 возникают и первым же импульсом включаются ключи 10 и 19, которые остаются включенными до окончания формирования пачки импульсов на клемме 16 . В момент поступления команды "сброс" на клемму 17 установка нуля и измерение О повторяются без дополнительиого внешнего за- 1О пуска на клемму 18.
Таким образом, преимущества предлагаемого устройства простота, увеличенные по сравнению с известными устройствами точность и скорость измерения, расширенные функциональные воз- 5 можности) достигаются тем, что источники измеряемого и компенсирующего напряжений подключены к активной колебательной цепи, питаемой переменным напряжением стабильной частоты и изме- 20 няющей полосу пропускания вплоть до срыва или возбуждения колебаний в зависимости от соотношения измеряемого и компенсирующего напряжений, а пачка импульсов с числом импульсов, равным 35 измеряемому напряжению, посТупает на выход преобразователя с контура через диод и коммутационный элемент, образующих формирующую цепь. Предлагаемое устройство имеет минимальное число 3О элементов, что упрощает его конструкцию. Увеличение точности обусловлено тем, что момент установки сравнивающего устройства в .нулевое положение и момент окончания измерения характери- gg зуются одной и той же систематической погрешностью компенсации напряжений, кроме того, в цепи сравнения отсутствуют нелинейные элементы. Повышение
/ скорости срабатывания устройства ъ момент компенсации определяется высокой скоростью изменения его добротности. Входное сопротивление в момент компенсации велико; так как в цепи"с резисторами 7, 9 происходит компенсация по напряжению. Возможно использование цепи сравнения по току, но в этом случае входное сопротивление значительно уменьшается.
Формула изобретения
Сравнивающее устройство, содержащее транзистор, источники компенсационного и сравниваемого напряжений, конденсатор; резисторы и диод, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в него введены потенциометр, ключ, источник переменного напряжения и параллельный колебательный контур, включенный между общей шиной и базой транзистора, соединенной через делитель напряжения на резисторах с источником переменного напряжения, при этом средняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор с коллектором транзистора,эмиттер которого через резистор соединен с источником компенсационного напряжения и через потенциометр и ключ с источни- ком сравниваемого напряжения, а база транзистора через диод соединена с выходной клеммой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 343249, кл. Н 03 К 5/20 1969 (прототип).
748849
Фиа!
Уию. z
Заказ 4262/49
Тираж 995 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва. Ж-35 Раушская наб., д.. 4 5
Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель В. Бугров
Редактор Т. Юрчикова Техред Л. Теслюк Корректор E. Папп