Измеритель отношения напряжений

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ , содержащий блок ущ авления, генератор, цифровой управляемый аттенюатор, управляющие входы которого соединены с выхода14И блока управления ,, и канал рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены первый и второй инверторы , первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с первым вхоВСЕСОШй- Я , ..;лА5 Б©5Й; ОТ :« дом канала рассогласования, и с первым входом измерителя, второй вход которого подключен к входу цифрового управляемого аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом канала рассогласования, первый выход которого.соединен с управляющим входом генератора, выход которого соединен с первьм входом блока управгления , второй вход которого -под ключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элемента И, причем выход усилителя-ограничителя соединен с входрм первого инвертора с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу канала рассогласования и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первьм входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора.

COOS СОВЕТСКИХ

WUHMNC

РЕСПУБЛИК ае m),51 С 01 К 19/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЗФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 (21) 3481432/18-21 (22) 03.08.82 (46) 23.09.84. Бюл. В 35 (72) В.В.Карпов и М.В.Левин (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Скрипник 10.А. Коммутационные цифровые измерительные приборы.

M., "Энергия", 1973, с. 46-50.

2. Авторское свидетельство СССР В 664113, кл. G 01 К 19!10, 1973 (54)(57) .ИЗИЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий блок управления, генератор, цифровой управляемый аттенюатор, управляющие входы кото рого соединены с выходами блока управления,,и канал рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введены первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и усипитель-ограничитель, вход которого соединен с первым входом канала рассогласования, и с первым входом измерителя, второй вход которого подключен к входу цифрового управляемого аттенюатора, выход которого соединен с вторым входом канала рассогласования, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора, выход которого соединен с первым входом блока управ.ления, . второй вход которого .под ключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элемента И, причем выход усилителя-ограничителя соединен с входрм первоГо инвертора ц с Я первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу канала рассогласования и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора.

1 1114

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений переменных фазных напряжений.

Известен измеритель отношения напряжений, содержащий переключатель, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому входу устройства и к выходу аттенюатора, вход которого соединен с вторым щ входом устройства,, канал рассогласования, первый вход которого соединен с выходом переключателя, а выход подключен к входам реверсивного счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами аттенюатора и с входами цифрового отсчетного. устройства,, а также генератор, выход которого подключен к входу блока управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим входом переключателя, с вторым входом канала рассогласования и с вторым входом цифрового отсчетного устройства и .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие процесса измерения отношения переменных напряжений, обусловленное тем, что минимальный интервал Т, необходимый для измерения отношения двух переменных напряжений, должен включать 2n N периодов входного сигнала, где и— число периодов сигнала в пакете, N— число измерений состояния реверсивного счетчика, необходимое для урав- З5 новешивания напряжений на входе переключателя.

Наиболее близким к изобретению является измеритель отношения напряжений, содержащий генератор и последовательно соединенные цифровой управляемый аттенюатор, коммутатор каналов, канал рассогласования, ин-, дикатор перекомпенсации и блок управления, выходы которого подключены к входам цифрового управляемого аттенюатора, причем выходы генератора соединены с управляющими входами коммутатора каналов и канала рассогласования соответственно, а также коммутатор входов, первый вход которого подключен к второму входу коммутатора каналов, второй выход соединен с входом цифрового управляемого аттенюатора, управляющий вход связан с выходом блока управления, а первый и второй входы являются входами измерителя (21 .

962 2

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие процесса измерения отношения переменных напряжений, обусловленное тем, что минимальный интервал Т>, необходимый для измерения отношения двух переменных напряжений, должен включать

2и ° N периодов входного сигнала, где п — число периодов сигнала в пакете, N — - число изменений затухания аттенюатора до уравновешивания напряжений на входе коммутатора каналов.

При уменьшении Т> точность оценки продетектированных напряжений в пакетах (а, следовательно, и измерения отношения напряжений) снижается и при Т с Тс, где Тс — период входного сигнала, устройство теряет работоспособность, так как при смене зна-, ка входных напряжений направление изменения затухания аттенюатора изменяется на противоположное.

Целью изобретения является повышение быстродействия процесса измерения отношения переменных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, генератор, цифровой управляемый аттенюатор, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, и канал рассогласования, введены первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с первым входом канала рассогласования и с первым входом измерителя, второй вход которого подключен к входу цифрового управляемого аттенюатора, выход которого соединен, с вторым входом канала рассогласования, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, причем выход усилителяограничителя соединен с входом первого инвертора и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу канала рассогласования и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второгб элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора.

962 r 4 ласования устанавливаются соответственно напряжения

Измеритель работает следующим образом.

При поступлении на первый и второй входы измерителя соответствующих 55 напряжений U (t) = А sinu t u

U2(t) = А яin ыt (фиг. 2.1) на первом и втором входах канала 4 рассог3 1!14

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Измеритель содержит генератор 1, блок 2 управления, цифровой управляемый аттенюатор 3, канал 4 рассогласования, усилитель-ограничитель 5, первый инвертор 6, второй инвертор 7, первый элемент И 8, второй элемент 1О

И 9, элемент ИЛИ 10, выход генератора

1 соединен с первьм входом блока 2 управления, выходы которого подключены к управляющим входам цифрового управляемого аттенюатора 3., первый вход измерителя соединен с первым входом канала 4 рассогласования, второй вход которого подключен к выходу цифрового управляемого аттенюатора

3 и к входу усилителя-ограничителя 5, 20 выход которого подключен к входу первого инвертора 6, управляющий вход генератора 1 подключен к первому выходу канала 4 рассогласования, второй выход которого соединен с входом 2S второго инвертора 7, выход усилителя-ограничителя 5 подключен к первому входу первого элемента И 8, второй вход которого соединен с входом второго инвертора 7, выход которого подключен к первому входу второго элемента Й 9, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора

6, выходы первого элемента И 8 и второго элемента И 9 соединены соот,ветственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 10, выход которого подключен к второму входу блока 2 управления.

Канал 4 рассогласования содержит

40 дифференциальный усилитель 11, первый и второй входы которого соединены соответственно .с первым и вторым входами канала 4 рассогласования, а выход подключен к входам порогового устройства 12 и формирователя 13 мо45 дуля напряжения, выход которого соединен с первым выходом канала 4 рассогласования, второй выход которого подключен к выходу порогового устройства 12.

U (t) = U<(t) = A1sin t; .(фиг.2.2)

U (t) = Ka(t ) U2(t) = A2Ka(t0) s1nQt (фиг.2.3) где — начальный момент интервала измерения;

Kц(t ) — коэффициент затухания цифрового управляемого аттенюатора 3 в момент времени Е0

Канал рассогласования осуществляет сравнения напряжений на его первом и втором входах (напряжение U (t)

= U,(t) — Ug(t) — фиг. 2.4) и форми. руют на своем первом и втором выходах напряжения соответственно! 5 () ГЕо при У () > О (фиг.2.5) 0 при U (t) 40 (фиг.2.6)

Напряжения Ug (t), U> (t) и U)g(t) (фиг. 2.7; 2. 8, 2.9) на выходах соответственно усилителя-ограничителя.

5, первого инвертора 6 и второго инвертора 7 формируются следующим образ ом

$+E при U< (t) > О

8 g 0 при U„(t)(0 ц () f +Eопри

9 (0 при U<(t) = +Eo

) +Еьпри U>(t) = 0

10 (О при 0 () = +E ., На выходах первого (второго) элемента И 8 и(9!формируются положительные напряжения U (t) =iEO, 0 2(t) = +Eo (фиг. 2.10 и 2.11) только при йаличии положительных потенциалов на обоих их входах. Напряжение U > (t) = +Е формируется на выходе элемента ИЛИ 10 (фиг. 2.12) при наличии напряжения +Е хотя бв| на о одном ее входе. Выходное напряжение элемента ИЛИ 10 определяет направление изменения состояния блока 2 управления, в качестве которого применен реверсивный счетчик, перестраиваемый по первому (счетному) входу импульсами от генератора 1, формирующего на своем выходе последовательность импульсов с частотой Р =

= S(U) U<(t) (фиг. 2.13), где S(U) крутизна преобразования напряжения в частоту.

1114962

Реверсивный счетчик работает на сложение (вычитание) при напряжении

U< = Е (Б „ О) на его втором входе, при этом затухание цифрового управляемого аттенюатора 3 увеличивается (уменьшается).

При положительных значениях напряжений U (t) и UZ(t) (интервал времени о — г., на Фига 2.1.): — в случае tU4() (U (t)i напряжения U8 (t) = Е, U (t) = Uy(t)

V<(t) о О, следовательно Uq(t) = Е, йри этом напряжения U11 (t) = U1y (t) =

= Е, число на выходах блока 2 управления увеличивается и, следовательно, коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 уменьшается и напряжение Б4(t) уменьшается. в случае I U (t)(+ Ug(t)t напряжение U (t) = Е,U (t) < О, следоватепано Итта) = О, прн атом напря еННе Uio (t) = E и U>(t) = U1, (t)

V«(t) Ц13(Е) О число на выходах блока 2 управления уменьшается и, следовательно, коэффи- 5 циент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 увеличивается и напряжение Uq(t) увеличивается.

При отрицательных значениях напряжений U<(t} и UZ(t) интервал вре- ЗО мени после t на фиг. 2.1: — в случае / p< Ct)j > jU 1(й) напряжения И> (й) = О, U> (t) (О, следовательно Uft)! = О, нри этом

09(") U1p (") 1) 12 (} Я () = р 35 чйсло на выходах блока 2 управления увеличивается и, следовательно, коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 уменьшается, а напряжение U4(t) уменьшается (по аб- 4р солютной величине).. — в случае tuq(t)jc tU (t)J напряжения УВ (t) = О, U<(t) > О, следовательно U<(t) = Е, при этом U (t)

Ugp(t) =. U1q (t) = П42 (t) = П)3(1-)=45

= О, число на выходах блока 2 управления уменьшается и, следовательно, коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3. увеличивается и напряжение U4(t} увеличивается по абсолютной величине.

Текущие значения чисел на выходах блока 2 управления представляют собой мгновенные значения отношения напРяжений Ug(t)/Uq(t) ° = 55

В момент времени t подачи напряжений U<(t) } U<(t) на вход измеI рнтеля изменение затухания цифрового управляемого аттенюатора 3 осуществляется со скоростью, пропорциональной разности напряжений U (t) и U4(t) на входах канала 1 рассогласования (грубое уравновешивание).

В дальнейшем изменение коэффициента передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 осуществляется с частотой

F при которой Г„ > ., где, Л

c+ — период следования импульсов генератора 1 при U<(t) О; и время установления переходных процессов в устройстве.

Таким образом, в предлагаемом измерителе повышение быстродействия процесса измерения отношения переменных напряжений по сравнению с известными обеспечивается эа счет одновременной (а не поочередной как в известном устройстве) подачи напряжений на вход канала рассогласования, (, при этом быстродействие увеличивается в 2 раза за счет сокращения числа измерений для принятия решения о наличии рассогласования), а также за счет измерения отношения входных напряжений при из-! менении их полярности, что в 2 раза. увеличивает полезное время измерения по сравнению с известным устройством, в котором в моменты отрицательных значений-входного сигнала полезный сигнал на выходе амплитудного детектора отсутствует.

Кроме того, дополнительно быстродействие устройства увеличивается за счет адаптации скорости изменения коэффициента передачи цифрового упРавляемого аттенюатора 3 к разности напряжений на входе канала 4 рассогласования.

Общий выигрыш в быстродействии предлагаемого устройства по сравнению с известным составляет 3-4 раз в зависимости от величины отношения входных напряжений.

Применение изобретения позволит повысить быстродействие процесса измерения отношения второй производной сигнала к сигналу, по которому судят о частоте сигналов в каналах связи, что в свою очередь обеспечит сокращение времени изменения частот сигналов, а следовательно, повысит скорость обмена сигналами в многоканальной линии связи.

t114962

1114962

Составитель С.Рыбин

Редактор В.Иванова Техред M.Tenep Корректор Г.Решетник

Заказ 6763/31 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4