Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение
Патент 960662
Авторы
Классы МПК
Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>960662 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.02. 81 (21) 3249036/18-21
1 с присоединением заявки ¹
Р М К з
G 01 R 27/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) приоритет
Опубликовано 23.09.82. Бюллетень ¹ 35 (53) УДК 621. 317. .33(088.8) Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения
A È. Мартяшин, Б.В. Цыпин и В.N. Чайков кий.
I (71) Заявитель
Пензенский политехнический институт (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ
ДВУХПОЛЮСНИКОВ В НАПРЯЖЕНИЕ
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении преобразователей параметров МДП структур,, биологических объектов, Известен преобразователь параметров трехэлементных двухполр>сникон, выполненный на нескольких контурах уравновешивания C1 ).
Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие и сложность в исполнении.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в код, содержащий генератор пилообразного напряжения, исследуемый.двухполюсник, усилитель постоянного тока, опорный. резистор, преобразователь мгновенного значения напряжения в код, дифференциатор, узел измерения постоянной времени, в состав которого входят дифференциатор, схемы сравнения, источник опорных постоянных . напряжений, триггер, преобразователь, временного интервала в код, узел задержки, ключи, устройство перемножения кодов, функциональный преобразователь напряжения в код 2 1. . З0
Недостатком известного преобразователя является достаточно высокая погрешность измерения параметра С, обусловленная тем, что о значении параметра судят по мгновенному значению выходного напря><ения усилителя постоянного тока, изменяющегося скачкообразно, а на качество измерений подобного рода оказывает сильное влияние "дрожание" момента запуска стробирующего импульса, вызываемого различными факторами.
Целью изобретения является повышение точности преобразования параметров трехэлементных двухполюсников
Указанная цель достигается тем, что в преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение, содержащий исследуемый двухполюсник; включенный между вы.ходом формирователя опорного напряжения и входом усилителя постояннотого тока, в цепь обратной связи которого включен опорный элемент, а выход соединен с входом узла измерения постоянной времени и узел задержки, дополнительно введены блок выборки и хранения, два вычитающих усилителя, масштабирующий преобра960662 эователь, делитель напряжений, регистрирующий блок причем выход ycz.*лителя постоянного тока соединен с
Входом блока выборки и хранения, а также с одними входами первого и второго вычитающих усилителей, вы- 5 ход последнего черЕз масштабирующий преобразователь соединен с другим ,входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока и одним входом делителя напря- 10 жений, выход которого соединен с третьим входом регистрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя, один выход узла измерения постоянной времени соединен с первым управляющим входом блока выборки и хранения, выход которой соединен с другим входом второго вычитающего усилителя, выход формирователя опорного напряжения соединен со вторым управляющим входом блока выборки и хранения, через узел задержки — с управляющим входом регистрирующего блока, а так- же с управляющим входом узла измерения постоянной времени, другой выход которого соединен с другим входом, делителя напряжений.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.
Преобразователь содержит формирователь 1 опорного напряжения, исследуемый двухполюсник 2, усилитель 3 постоянного тока, опорный 35 конденсатор 4 (Co ), узел 5 измере- ния постоянной времени, блок 6 выборки и хранения, первый и второй вычитающие усилители 7 и 8, масщтабирующий преобразователь 9, делитель 40
10 напряжений, регистрирующий блок
11, узел 12 задержки.
ПреобразОватель работает следую- щим образом.
По сигналу "Пуск" запускается, формирователь 1 опорного напряжения, который вырабатывает двухполярное импульсное напряжение Uo прямоугольной формы (фиг. 2а).
Выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока (фиг. 2б), обусловленное подачей скачка постоянного напряжения, связано с параметрами ис» следуемого двухполюпника 2 следующим образом
U (uос рос (ас )
3 = с0 с„ где С,С, и - параметры исследуемого двухполюсника 2. @
НапРяжение u>(i) поступает на вход узла 5 измерения постоянной времени, в функции которого входят формирование синхронного с моментом подачи напряжения Оо, интерйала времени,, 65 равного постоянной времени исследуемого двухполюсника 2(6с,„= ) (фиг. 2в), и напряжения, пропорциOH BJI b H O I О (, °
Импульс длительностью аь„- с выхода узла 5 измерения постоянной времени постурает на первый управляющий вход блока 6 выборки и хранения, которая осуществляет операцию выборки и хранения значения напряжения
U э() в момент окончания импульса
dt н.
Таким образом, блок 6 выборки и хранения запоминает напряжение (фиг. 2б)
«Щ + 0 ;
c0 со Сброс блока 6 выборки и хранения осуществляется в момент смены знака напряжения Uo, которое поступает на второй управляющий вход блока 6 вы.борки и хранения с выхода формирователя 1 опорного напряжения.
Напряжение u (t„) поступает на один из входов второго вычитающего .усилителя 8, на другой вход которого поступает напряжение 0 (й)
Начиная с момента времени ась „ст )(5+6 ) i ), т.е. после окончанйя переходного процесса в измерительной схеме, выходное напряжение второго вычитающего усилителя 8 равно
U 8(tace) = 0 i 368 ° иаэс с0
Напряжение 08(t ò) после прохождения масштабирующего преобразователя
9, коэффициент передачи которого ра вен К9 — — 2, 71, становится равным
U С1
9 9 8(„„)
Со и поступает на один из входов первого вычитающего усилителя 7, на другой вход которого поступает выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока.
Выходное напряжение первого вычитающего усилителя 7, начиная с момента времени „с равно
"у (т)
uoc„ с
Напряжение, пропорциональное параметру R, получается:в результате операции деления напряжения, пропорционального Rc>, вырабатываемого уз лом 5 измерения постоянной времени, на напряжение, пропорциональное параметру С ..
Операция деления осуществляется при помощи делителя 10 напряжений.
Напряжения U, U>, U, пропорциональные соответственно параметрам
С „ C „ R, поступают на регистриру ющий блок 11 и регистрируются последним
960662 по команде узла 12 задержки, который вырабатывает управляющий импульс t в момент времени t 3(t3 t>c ) . . Использование преобразователя, основанного на измерении выходного напряжения измерительной схем не в момент подачи воздействия, когда крутизна экспоненциальной составляющей максимальна, а в момент времени, равный, т.е. когда крутизна экспоненциального напряжения в 2,7 раза меньше, позволяет при том же времени стробирования уменьшить погрешность измерения, обусловленную эффектом
"дрожания" стробирующего импульса, в
2, 8 раза.
Ввиду того, что исключается зависимость времени стробирования от длительности фронта выходного напряжения измерительной схемы, становится возможным до известных пределов уменьшить время стробирования, что также позволит уменьшить влияние эффекта "дрожания" °
При измерении выходного напряжения измерительной схемы в момент времени, равный 2, влияние эффекта "дрожания" стробирующего .импульса снизится соответственно в 7,4 раза, а коэффициент передачи масштабирующего преобразователя при этом следует взять равным K =-- 7,38.
Коэффициент передачи масштабирующего преобразователя 9 можно выставлять не с точностью до сотых долей а с точностью до десятых, что более удобно при юстировке, но при этом операцию выборки необходимо осуществлять в момент времени, смеценный относительно Г на соответствующую величину.
В этом случае импульс дt необходимо заполнить импульсами тактовой частоты и подать на. вход счетчика импульсов,, коэффициент счета которого выбран, исходя из значения коэффициента передачи масштабирующего преобразователя.
Выходной импульс счетчика импульсов является управляющим импульсов для схеьы выборки и хранения.
Формула изобретения
Преобразователь параметров трех-элементных двухполюсников в напряжение, содержащий исследуемый двух5 полюсник, включенный между выходом формирователя опорного напряжения и входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен опорный элемент, а вы)О ход соединен с входом узла измерения постоянной времени, узел задержки, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введен блок выборки и хранения, два вычитающих усилителя, масштабирующий преобразователь, делитель напряжениЯ, регистрирующий блок, причем выход усилителя постоянного тока соединен с входом блока выборки и хранения, а также с одними входами первого и второго вычитаю щих усилителей, выход последнего через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока и одним входом делителя напряжений, выход которого соединен с третьим входом регистрирующего блока, вто-ЗО рой вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя, один выход узла измерения постоянной времени соединен .с первым уп.равляющим входом блока выборки и
$5 хранения, выход которого соединен с другим входом второго вычитающего усилителя, выход формирователя опорного напряжения соединен с вторым управляющим входом блока вы4О борки и хранения, через узел задержки — с управляющим входом регистрирующего блока, а также с управляющим входом узла измерения постоянной времени, другой выход которого соединен с другим входом делителя напряжений.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 566205, кл. С 01 и 27/26, кл. Н 03 К 13/20, 26.02.76
2. Авторское свидетельство СССР
Р 490266, кл.:Н 03 К 13/20, 23 ° 07 ° 7
960662
Фиг. f
Составитель Л. Сотникова
Редактор Н. Пушненкова Техред М.Коштура
Корректор A. Ференц
Подписное
Заказ 7255/51 Тираж 717
ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4