Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения

 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения , быстродействия и помехоустойчивости . Устройство содержит компаратор 1, распределитель 2 импульсов, счетчики 3 и 4, удвоитель 6 частоты. 8х кляча блок 7 сравнения кодов, квантователь 8, усилитель-ограничитель 1I, интегратор 12, фильтр 13 низкой частоты, инвертор 14 и триггер 15. Введение управляемого источника 9 опорного напряжения, преобразователя 10 интервала времени в код, управляемого генератора 5 импульсов позволяет установить зависимость частоты заполнения от периода входных сигналов и отрицательную обратную связь по скважности входных сигналов формирователя . Быстродействие устройства увеличивается за счет автоматизации процесса измерения, а также вследстс вие того, что измерение проводится в каждый период и при непрерывно ел изменяющихся параметрах входного сигнала . 1 3.п. ф-лы, 2 ил. 1C ISO N9 О5 .1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1511 4 G Ol R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вх.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3869321/24-21 (22) 20.03.85 (46) 23.11.86, Бюл. У 43 (72) С.Л.Борисов, А.Я.Бурдаев и В.Л.Роговой (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 181731, кл. G Ol R 19/04, 1964.

Авторское свидетельство СССР

N9 1045142, кл. G OI R 19/04 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к цифровой измерительной технике. Цель изобретения — повьппение точности измерения, быстродействия и помехоустойчиности. Устройство содержит компаратор I распределитель 2 импульсов, счетчики 3 и 4, удвоитель 6 частоты, „„SU„„1272261 A 1 блок 7 сравнения кодов, квантователь

8, усилитель-ограничитель 11, интегратор 12, фильтр 13 низкой частоты, инвертор 14 и триггер 15. Введение управляемого источника 9 опорного напряжения, преобразователя IO интервала времени в код, управляемого генератора 5 импульсов позволяет установить зависимость частоты эаполнения от периода входных сигналов и отрицательную обратную связь по скважности входных сигналов формирователя. Быстродействие устройства увеличивается за счет автоматизации процесса измерения, а также вследст" вие того, что измерение проводится в каждый период и при непрерывно изменяющихся параметрах входного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1272261

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды синусоидального переменного напряжения, имеющего постоянную составляющую.

Цель изобретения — повышение точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости за счет оптимизации режима работы компаратора, а также эа счет управления частотой генератора импульсов в зависимости от параметров входного сигнала и за счет более оптимального распределения во времени сигналов, управляющих счетчиками импульсов.

На фиг.l приведена схема устройства для измерения амплитуды переменного напряжения; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения содержит компаратор 1, распределитель 2 импульсов, первый 3 и второй 4 счетчики импульсов, управляемый генератор

5 импульсов, удвоитель б частоты, блок 7 сравнения кодов, квантователь

8, управляемый источник 9 опорного напряжения, преобразователь 10 интервала времени в код, причем источник 9 содержит усилитель-ограничитель 11, интегратор 12 и фильтр 13 низкой частоты, а распределитель 2 инвертор 14 и триггер 15. Вход компаратора 1 соединен с входом квантователя 8 и входной шиной, управляющий вход квантователя 8 соединен с установочными входами распределителя

2 импульсов и счетчиков 3 и 4 импульсов и с выходом блока 7 сравнения кодов, входы которого соединены с выходами счетчиков 3 и 4 импульсов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами распределителя 2 импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора 1, входом управляемого источника 9 опорного напряжения и входом преобразователя 10 интервала времени в код, выход которого соединен с входом управляемого генератора 5 импульсов. Выход последнего соединен со счетным входом первого счетчика 3 импульсов непосредственно, а к счетному входу второго счетчика 4 импульсов через удвоитель б частоты. Вход усилителяограничителя 11 соединен с входом управляемого источника 9 опорного напряжения, а выход — через последовательно соединенные интегратор 12 и фильтр 13 низкой частоты с выходом упфавляемоrо источника 9 опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом компаратора 1. Выходы инвертора 14 и триггера 15 соединены с выходами распределителя 2 импульсов, вход инвертора 14 соединен с входом распределителя 2 импульсов и счетным входом триггера 15, установочной вход которого соединен с установочным входом распределителя импульсов.

На диаграммах показано: а — входной сигнал, б — выходной сигнал компаратора; в — выходной сигнал блока сравнения кодов; г — выходной сигнал инвертора; д — выходной сигнал триггера.

Устройство работает следующим образом.

Оптимальными точками переключения компаратора 1 являются точки прохождения синусондального входного напряжения через нуль (постоянная составляющая здесь принимается равной нулю). В этой точке входной сигнал имеет максимальную производную и вследствие этого компаратор 1 работает с максимальной точностью и обладает максимальной помехоустойчивостью.

5

Для того, чтобы устранить влияние постоянной составляющей входного сигнала и собственного напряжения смещения компаратора íà его работу, с еговыхода на вход заведена отрицательная обратная связь IIQ скважности его выходного сигнала. При этом с выхода компаратора I на вход усилителя-ограничителя 11 поступает сигнал с логическими уровнями. В усилителе-ограничителе 11 он преобразуется в сигнал с равными амплитудами положительных и отрицательных полупериодов.

Этот сигнал поступает на вход интегратора 12. Если скважность сигнала равна двум, это соответствует полной компенсации постоянной составляющей входного сигнала на входе компаратора 1 и собственного напряжения смещения компаратора. Если же скважность сигнала на выходе усилителя-ограничителя Il не равна двум, то интегратор 12 так изменяет свой выходной сигнал, чтобы привести ее к двум.

Фильтр 13 низкой частоты служит для

127226 тояние, на управляющем входе счетчика 4 импульсов появляется сигнал логической единицы, и он начиняет под- считывать импульсы с выхода упрявляе5 мого генератора 5, проходящие через удвоитель 6 частоты. Счетчик 3 импульсов при этом запоминает код, соответствующий половине периода изме0 ряемого сигнала так как скважность

1 выходных импульсов компаратора равна двум. з

В момент времени t, соответствующий половине полупериода входного сигнала, когда сигнал находится в

5 экстремуме, коды на выходах счетчиков 3 и 4 импульсов сравниваются, блок 7 сравнения кодов вырабатывает импульс, по которому производится квантование входного сигналя квантователем .8, счетчики 3 и 4 импульсов обнуляются, триггер 15 переходит в единичное состояние, запрещая дальнейший счет счетчику 4.

Измерение при наличии постоянной составляющей во входном сигнале производится аналогично.

f T const где f — частота сигнала, вырабатываемого генератором 5; т — перио1 входного напр,ения. 20

В этом случае счетчики 3 и 4 импульсов не входят в переполнение и точность измерения является величинои постоянной, не зависящей от частоты входиого сигнала.

Перед циклом измерения триггер 15 находится в единичном состоянии (сигнал на его инверсном выходе соответствует логическому нулю), счетчики

Зи 4 импульсов обнулены. В момент времени t,, (фиг. 2), соответствующий пересечению убывающим синусоидальным сигналом нулевого уровня (постоянная составляющая входного сигнала принята равной нулю), на выходе компаратора 35

1 появляется сигнал логического нуля, на выходе инвертора 14 — сигнал логической единицы, счетчик 3 импульсов начинает подсчитывать импульсы, вырабатываемые управляемым генерато- 40 ром 5. В этот же момент времени на выходе преобразователя 10 интервала времени в код появляется результат предыдущего измерения параметров входного сигнала, после чего он начинает новое измерение. При этом управляемый генератор 5 вырабатывает сигнал частотой, удовлетворяющей равенству

f Т const. подавления пульсаций выходного сигнала интегратора !2.

При превышении входным напряжением напряжения на выходе источника 9 напряжение на выходе компаратора 1 соответствует логической единице, в противном случае — логическому нулю.

Преобразователь 10 интервала времени в код измеряет период сигнала на выходе компаратора 1 и выдает соответствующий ему код на вход управляемого генератора 5 импульсов, уп равляя им таким образом, чтобы в рабочем диапазоне частот сохранялось равенство

В момент времени, соответствующий пересечению возрастающим синусоидальным сигналом нулевого уровня, на выходе компаратора 1 появляется сиг55 нал логической единицы, на выходе инвертора 14 — сигнал логического нуля, триггер 15 переводится в нулевое сосФормула изобретения

1. Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения, содержащее компаратор, квантователь, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов, удвоитель частоты, блок сравнения кодов, входы компаратора и удвоителя частоты соединены с входной шиной, вход распределителя импульсов соединен с выходом компаратора, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами первого и второго счетчиков импульсов, счетный вход второго счетчика импульсов соединен с выходом удвоителя частоты, выходы счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выход которого соединен с управляющим входом квантователя, выход которого соединен с выходной шиной устройства, вход удвоителя частоты соедивен со счетным входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости, в него введены управляемый источник опорного напряжения, управляемый генератор импульсов и

Составитель А.Морозов

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Редактор В.Петраш

Заказ 6334/44

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 1272261 ь преобразователь интервала времени в второго счетчиков импульсов и раскод, вход которого соединен с выхо- пределителя импульсов. дом компаратора и входом управляемо- 2. Устройство по п.1, о т л и го источника опорного напряжения, ч а ю щ е е с я тем, что управляевыход которого соединен с опорным мый источник опорного напряжения входом компаратора, выход преобразо- содержит последовательно соединенные вателя интервала времени в код сое- усилитель-ограничитель, интегратор динен с входом управляемого генера- и фильтр низкой частоты, выход кототора импульсов, выход которого сое- рого соединен с выходом управляемого динен с входом удвоителя частоты, 1О источника опорного напряжения, вход выход блока сравнения кодов соединен которого соединен с входом усилитес установочными входами первого и ля-ограничителя.