Устройство для автоматического выбора диапазона измерения переменного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕС .КОГО ВЫБОРА ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к входу устройства, а выход - к выходу устройства и одновременно к входам компараторов верхнего и нижнего пределов , и реверсивный счетчик, выходы которого подключены к управляющим входам усилителя, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения переходных процессов, в него введены усилитель-ограничитель , устройство задержки , два D -триггера и логический элемент НЕ, причем вход усилителяограничителя соединен с входами компараторов , а выход усилителя-ограничителя соединен сJ -входамиD-триггеров и через устройство задержки с тактовыми входами D-триггеров, D-ВХОД первого триггера через логический элемент НЕ соединен с выходом компаратора верхнего предела,) -вход второго триггера - с «ыходом компа9 ратора нижнего предела, выходы Ц-трнг геров подключены соответственно к . суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1 Р С 01 R 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512776/24-21 (22) 18. 11. 82 (46) 30.12.84, Бюп. Ф 48 (72) И. Г.Мальтер и Ю.А.Мочалов (53) 621. 317.:7 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 366417, кл. G 01 R 15/08, 1970.

2. Патент ГДР У 133597, кл. G 01 R 15/08, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к входу устройства, а выход — к выходу устройства и одновременно к входам компараторов верхнего и нижнего пределов, и реверсивный счетчик, выходы которого подключены к управляющим

„„ЯЦ„„1132235 А входам усилителя, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения переходных процессов, в него введены усилитель-ограничитель, устройство saдержки, два Э -триггера и логический элемент НЕ, причем вход усилителяограничителя соединен с входами компараторов, а выход усилителя-ограничителя соединен с S -входами 5 -триггеров и через устройство задержки— с тактовыми входами 11 -триггеров, 9-вход первого триггера через логический элемент НЕ соединен с выходом компаратора верхнего предела,3 -вход второго триггера — с выходом компаQ ратора нижнего предела, выходы 1) -триг геров подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.

1132235

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах.

Известно устройство для автоматического выбора диапазона измерения переменного напряжения, содержащее усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, вход. которого является входом устройства, а вйход — вы- 10 ходом устройства, компараторы верхнего и нижнего пределов, входы которых соединены с выходом усилителя, и реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами компараторов, а выходы — с управляющими входами усилит.еля (1l °

Недостатком этого устройства является большая интенсивность и длительность переходных процессов, что приводит к увеличению погрешности измерений измерителей переменного напряжения, в которых используются данные устройства.

Наиболее близким к изобретению

25 является устройство для автоматического выбора диапазона измерения переменного напряжения, содержащее усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к входу устройства, а выход — к выходу З0 устройства, амплитудный детектор, включенный между выходом усилителя и входами компараторов верхнего и нижнего пределов, выходы которых через реверсивный счетчик соединены 35 с управляющими входами усилителя (2).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, поскольку при выборе диапазона анализируется сигнал после амплитудного детек- 40: тора и в результате время выбора циапазона равно:

"= .дer И, где Lp,qT — постоянная времени ампли-45 тудного детектора;

И вЂ” число переключаемых диапазонов между двумя последовательными измерениями. 50

Недостатком устройства является также большая интенсивность и длительность переходных процессов, поскольку переключение коэффициента усиления производится в произвольные 55 моменты времени, хотя минимального значения они .достигают в случае, если изменение коэффициента усиления пр оисх одит в момент п ер ех ода с и r нала через ноль. Измеритель переменного напряжения, в котором используются ! данные устройства, автоматически производит определенное количество единичных измерений в единицу времени, затем автоматически их усредняет и таким образом получает результат

Ф измерения. Из-за значительной длительности и интенсивности переходных процессов, возникающих при переключении диапазонов, нельзя сократить интервалы времени между единичными измерениями, поэтому число единичных измерений, т.е. усредняемых величин, ограничено, из-за чего ограничена точность .результатов усреднения, т.е. результата измерения измерителя переменного напряжения. При использовании данного устройства в измеритепях переменного напряжения переходные процессы, возникающие во время переключения диапазонов, увеличивают погрешность измерений.

Цель изобретения — увеличение .быстродействия устройства, а также уменьшение переходных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического выбора диапазона измерения, содержащее усилитель с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого подключен к входу устройства, а выход — к выходу устройства и одновре— менно к входам компараторов верхнего . и нижнего пределов, и реверсивный счетчик, выходы которого подключены к управляющим входам усилителя, введены усилитель-ограничитель устройство задержки, два ))-триггера и логический элемент НЕ, причем вход усилителя-ограничителя соединен с входами компараторов, а выход усилителя"ограничителя соединен с 5 -входами

Э-,триггеров и через устройство задержки " с тактовыми входами Э-триггеров, Э -вход первого триггера через логический элемент НЕ соединен с выходом компаратора верхнего предела, 3 -вход второго триггера †. с выходом компаратора нижнего предела, выходы 3-триггеров подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 (а-з) — диаграммы, поясняющие работу устройства (где на

3 .1132 фиг. 2а — напряжение на входе устройства; на фиг. 2б — напряжение на вы-1 ходе устройства; на фиг. 2в — напряжение на входе В -триггера 7; на фиг. 2г — напряжение на входе I} -триг5 гера 8; на фиг. 2д — напряжение, поступающее на Я -входы 3-триггеров

7 и 8; на фиг. 2е — импульсы, поступающие на тактовые входы D -триггеров

7 и 8; на фиг. 2ж — импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика

9 при выходе входного сигнала за верхний предел диапазона; на фиг.2з— импульсы, поступающие на вход реверсивного счетчика 9 при выходе входного сигнала за нижний предел диапазона) .

Устройство содержит усилитель 1 с переключаемым коэффициентом усиле ния, компаратор 2 верхнего предела, компаратор 3 нижнего предела, усилитель-ограничитель 4, логический элемент 5 НЕ, устройство 6 задержки, 3-триггеры 7 и 8, реверсивный счетчик 9.

Вход устройства соединен с входом усилителя 1 с переключаемым коэффици- . ентом усиления, выход которого под— ключен к входу усилителя-ограничите— ля 4, а также к первым входам компараторов 2 и 3 соответственно верхне- ЗО го и нижнего пределов, на вторые входы которых подаются постоянные напряжения U и U соответственно верх— него и нижнего пределов, выход компаратора 2 через логический элемент 35

5 НЕ подается на j) -exon|) -триггера 7, а выход усилителя-ограничите ля 4 соединен с 5 -входами триггеров

7 и 8, и через устройство 6 задержки— с тактовыми входами этих триггеров, @ выходы триггеров 7 и 8 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 9, выходы которого соединены с управляю- . щими входами усилителя 1 с переключаемым коэффициентом, усиления.

Устройство работает следующим об- . разом.

Входной сигнал (фиг. 2а) через усилитель 1 с переключаемым коэффици-50 ентом усиления подается на вход компараторов 2 и 3. С выхода компаратора 2 сигнал через логический элемент

5 НЕ подается на входЭ вЂ .триггера 7 (фиг. 2в — сигнал на входе Р -тригге- 55 ра 7). С выхода компаратора 3 сигнал (фиг, 2г) подается на вход 3 -триггера 8. На тактовые входы D -триггеров

235 .4 сигнал с выхода усилителя 1 подается через усилитель-ограничитель 4 и устройство 6 задержки, которое осуществляет задержку на четверть периода входного сигнала с тем, чтобы передний фронт импульсов, поступающих на тактовые входы В -триггеров 7 и 8 (фиг. 2е), соответствовал максимальному мгновенному значению. Если входной сигнал находится внутри заданного диапазона, то в момент прихода тактового импульса t0 на входах триггеров 7 и 8 напряжение равно логической "1" и сигнал с выхода усилителяограничителя (фиг. 2д), подающийся на Я -входы триггеров не меняет их состояния (логическая " 1"), в результате на входы реверсивного счетчика не поступают счетные импульсы и он не меняет своего состояния. При выходе входного напряжения за границы диапазона сигнал на входе соответствующего триггера в момент прихода тактового импульса (t<, t» t>) равен логическому "0" и триггер (7 при выходе за верхнюю границу диапазона, 8 при выходе за нижнюю границу) изменит свое состояние с логической

"1" на логический "0". В результате в моменты времени tz t и te, когда на 5 †вхо триггеров 7 и 8 подается логический "0" с выхода усилителяограничителя 4, выход одного из них

1(7 в моменты времени t или tg,, 8 в моменты времени йа) перейдет из состояния логического "0" в состояние логической 1, т ° е. на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 9 при выходе входного сиг нала за пределы диапазона подаются .импульсы (фиг. 2ж — при выходе за верхний предел, фиг. 2з — при выходе за нижний предел), при этом реверсивный счетчик меняет свое состояние, что приводит к изменению кода на управляющих входах усилителя с переключаемым коэффициентом усиления и к соответствующему изменению коэффициента усиления. В результате сигнал на выходе усилителя 1 с переключаемым коэффициентом усиления (фиг. 2б) всегда находится в заданном диапазоне независимо от пределов изменения сигнала на входе устройства (фиг. 2а .

Таким образом, благодаря отсутствию в предлагаемом устройстве амплитудного детектора, инерцион1132235 пом.

Составитель Т. Веремейкина

Редактор М.Петрова Техред Ж.Кастелевич

Корректор Е.Сирохман

Заказ 9786/38 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис ное

Филиал НПП "патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Ность которого значительно уменьшает быстродействие устройства, а также тому, что анализ выхода переменного напряжения за пределы диапазона происходит каждый его период в момент максимума его мгновенного значения, быстродействия предлагаемого устройства значительно повысилось по сравнению с прототиКроме того, тот факт, что само переключение происходит в момент пе рехода входного сигнала через ноль, приводит к уменьшению переходных процессов, возникающих во время переключения диапазонов, за счет чего точность измерения измерителей переменных напряжений, в которых используют предлагаемое устройство, повысится в несколько раз.