Способ измерения коэффициента передачи емкостных делителей постоянного напряжения

 

= ь.СС Г "ГХТГЫТ1 0(!ч1", а у. М

ИЗОЫРЕтЕН ИЯ, " 439762

СОюз Ссиее гскик

-Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ.и (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 25.08.72 (21) 1822382/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.08.74. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 12.04.75 (51) М.Кл. G 01г 15/04

G 01г 19/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316:722. .4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. А. Кийков и Г. В. Мирошников (71) Заявитель

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени завод электроизмерительных приборов (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ

ЕМКОСТНЪ|Х ДЕЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯ)КЕНИЯ

Изобретение относится к области электроизмеритсльиой техники и может быть использовано, например, в цифровых вольтметрах.

Известны способы измерения коэффициента передачи емкостных делителей постоян ного напряжения, основанные на заряде конденсаторов. Однако при использовании известных способов коэффициент передачи делителей обладает невысокой временной и температурной стабильностью.

Для повышения временной и температурной стабильности коэффициента передачи делителя во все п птерваlbI времени по предлагаемому способу производят многократное чередование последовательного и параллельного сосдине|ния конденсаторов делителя с последующим запоминанием напряжения на выходе делителя.

На чертеже представлена электрическая схема делителя постоянного напряжения с коэффициентом передачи 0,5, поясняющая описываемый способ, где 1 и 2 — неточные и нестабильные конденсаторы с емкостью С1 и

С2 соответственно, 3, 4, 5 и 6 — ключи (полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме), 7 — схема управления, 8 — клемма входа делителя, 9 — клемма выхода делителя, 10 — общая клемма входа и выхода дели2 теля, 11 и 12 — противофазные клеммы выхода схемы управления.

Схема управления 7 производит периодическое переключение ключей 3, 4, 5 и 6. Клю5 чи 5 и 3 замкнуты, ключи 6 и 4 — разомкнуты. Затем состоя|ние всех четырех ключей меняется на противоположное.

Введем следующие обозначения: U> „U<., с/1,, ....., U>„— напряжение на конденсато10 ре 1 в конце 1-го, 2-го, З-ro, ......, п-ro тактов соответственно;

Uq,, Uq,, 14,,...., Uq — напряжение на конденсаторе 2 в конце 1-ro, 2-го, З-ro, ..., и-го тактов соответственно;

О1,, О,, О,, ..., О, — заряды конденсатора 1 в конце 1, 2, 3, ..., и-го тактов соответственно;

0,, Ое,, О е,, ..., О, — заряды конден20 сатора 2 в конце 1, 2, 3, ..., и-го тактов соответственно;

К„К,, К,,,... ʄ— коэффициенты передачи делителя в конце 1, 2, 3, ..., и-ro тактов соответстве:нно;

25 бь 4, оз, 6„— относительные погрешности коэффициента передачи в конце 1, 2, 3, .... n-ro тактов соответственно;

К„„= - — — идеальный коэффициент передачи делителя.

439762

2С,С, (С, -+ С)г

22 коэффициент деления;

2СС вЂ” (C + (12) U11 + U..>, = UIz (2) = 0, откуда

11 21

U С, = U Сз

К K, (С, Сг12

1 (С,+C) (13) (3) С (7

С, + С. (4) 202, =- =4U„„

"" (С, + С)г (14) аналогично: (5) С вЂ” Сг

% — A as

6i ——

1 нх (7) С,+С

45

С! (Ci — Сг) (/ = — — — — " U (C, + Сг) (17) (8) 01 +0 =0 +02 откуда

U С1+ Ь г, Сг

С1 + С, 9 Оз =

Кз — А нл

Квх (10) 65 Сопоставляя

Рассмотрение работы делителя начнем с момента, когда ключи 3 и 5 замкнуты, а 4 и

6 — разомкнуты, конденсаторы 1 и 2 разряжены. При этом через замкнутые ключи 3 и

5 конденсаторы 1 и 2 подключены последовательно ко входу делителя.

В конце 1-го такта после окончания заряда конденсаторов установятся соотношения: где U» входное напряжение, 11з формулы (1) и (3) получим напряжение на выходе делителя

Коэффициент передачи делителя:

U, С, 7<1= ц = С,+С, (6) вх относительная погрешность коэффициента передачи в конце первого такта:

Во втором такте ключи 3 и 5 размыкаются, ключи 4 и 6 замыкаются, конденсаторы 1 и 2 через замкнутые ключи 4 и 6 соединяются параллелыно. Конденсатор, заряженный до большего напряжения, передает часть своего заряда конденсатору, имеющему меньшее напряжение, за счет чего в конце второго такта установится равенство напряжений на обоих конденсаторах. Поскольку суммарный заряд конденсаторов сохранится неизменным, справедливо соотношение уг C -+- сl., С, - U, С1+ Ул,, С2, (9)

Учитывая 1то U1 Uг получим

Подставляя в выражение (10) значение

U,, и U,,из выражений (4) и (5) и производя преобразование, получим относительная погрешность коэффициента передачи в конце второго такта:

)5

В третьем такте ключи 3 и 5 замкнуты, ключи 4 и 6 разомкнуты, конденсаторы подключены последователыно ко входу делителя.

В первый момент после переключения напряжение на двух последовательно включечных конденсаторах будет составлять

25 и будет меньше напряжения U íà величину

Uï г С, — Сг12 7л = 7вх 2 72: ) 7вх (15) С,+С, 30

Напряжение U„ïîäçàðÿäèò конденсаторы 1 и 2, причем процесс подзаряда будет происходить а;налогично процессу заряда, имевшему место в течние 1-го такта, Следовательно, по аналогии с формулой (4) на конденсаторе 2 по сравнению со вторым тактом произойдет изменение напряжения на величину

Л U2 Ул.

С + C (16) Подставляя в формулу (16) значение U„ из формулы (15) получим

Таким образом, в конце третьего такта напряжение на выходе делителя будет равно:

U.„= U2 + Л U2, (18) коэффициент передачи:

U2

7 з =— (19) (нх погрешность коэффициента передачи:

2 Ci Сг С, (C — С,) 1 г (С1 + Сг) (С + Сг) 2

2 („, .) (20) выражения (7), (13) и (20) 439762 с+с

При п- сс,о„--з- О.

Предмет изобретения

Составитель Н. Данилин

Техред А. Камышникова Корректор Т. Добровольскаи

1 едактор С. Хейфиц

Заказ № 7571 Изд. № 1922 Тирана б78 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открьгпш

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

МОТ, Загорский цек

5 для погрешности коэффициента после первого, второго и третьего тактов соответственно, можно сделать вывод, что для второго такта погрешность коэффициента передачи будет выражаться соотношением:

Таким образом, при достаточно большом числе переключений независимо от значений емкостей, входящих в делитель конденсаторов, его коэффициент передачи будет равен /2 с высокой степенью точности.

Поскольку уходы емкостей конденсаторов под влиянием изменения температуры, а также в результате времен ной нестабильности происходят достаточно медленно, а хоммутация конденсаторов может производиться достаточно быстро, в делителе будет происходить непрерывное исключение возникающей

6 погрешности, и коэффициент передачи будет сохраняться неизменным и равным / .

Аналогичным образом могут быть построены многоступенчатые делители с коэффици5 3 и — 1 ентами передачи —, —, —... и п п и где п — любое число, а также делители с элементами памяти.

Способ измерения коэффициента передачи емкостных делителей постоянного напряже15 ния, основанный на перераспределении зарядов между конденсаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения временной и температурной стабильности коэффициента передачи делителя, производят многократное

20 чередование последовательного и параллельного соединения конденсаторов делителя с последующим запоминанием напряжения на выходе делителя.