Устройство для измерения параметров @ -двухполюсников, входящих в состав замкнутой электрической цепи

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной , технике и может быть использовано для измерения параметров пассивных двухполюсников, установленных на печатных платах и в гибридных узлах. Введение в устройство для измерения параметров RyC -двухполюсников, входящих в состав замкнутой электрической цепи, генератора 1, счетчика 2, запоминающего блока 3 и цифроаналогового преобразователя 4, а также новьк электрических связей между функциональными элементами повьшает точность и уменьшает 2 ил. время измерения. (Л со 00 со ьэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ф ..;.,у Л

НИ

Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4010706/24-21 (22) 03.12.85 (46) 23.06.87. Бюл. М 23 (7l) Винницкий политехнический институт (72) Н.П.Байда, В.И.Месюра, А.N,Роик и В.ТД1пилевой (53) 621. 317. 33 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 490361, кл. G 01 R 27/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 779911, кл. G 01 R 27/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ К-„С„-ДВУХПОЛ10СНИКОВ, ВХОДЯЩИХ

В СОСТАВ ЗАМКНУТОЙ Э11ЕКТРИЧЕСКОЙ

ЦЕПИ

„„SU„„1318932 А1 (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной. технике и может быть использовано для измерения параметров пассивных двухполюсников, установленных на печатных платах и в гибридных узлах. ВвЕдение в устройство для измерения параметров

RxC x-äâóõïîëþñíèêîâ, входящих в состав замкнутой электрической цени, генератора 1, счетчика 2, запоминающего блока 3 и цифроаналогового преобразователя 4, а также новых электрических связей между функциональными элементами повышает точность и уменьшает время измерения.

2 ил.

1 l3

Изобретение относится к области контрольно измерительной техники и может быть использовано для измере ния параметров пассивных двухполюсников, установленных на печатных платах и в гибридных узлах.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение времени измерения, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения параметров

В Од-двухполюсников, на фиг. 2 — временные диаграммы работы всего устройства.

Устройство содержит генератор 1, счетчик 2,первый постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, источник 5 опорного напряжения (ИОН), первый 6 и второй 7 переключатели, измеряемый двухполюсник, состоящий из конденсатора 8 и резистора 9,операционный усилитель (ОУ) 10 первый 11 и второй

12 образцовые резисторы, первый 13 и второй 14 ключи, интегратор 15, выполненный на операционном усилителе (ОУ) 16 с конденсатором 17 в цепи отрицательной обратной связи и резистором 18 на входе, второй постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 19, блок 20 выборки и хранения (БВХ), первый 21 и второй 22 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), триггер 23 и делитель 24.

18932 2

30 ду интегратора 15, параллельно конденсатору 17 подключен ключ 14, выход интегратора 15 соединен с первым входом АЦ11 22 и входом БВХ 20, выход которого соединен с вторым входом

АЦП 22, выходы ПЗБ 19 соединены соответственно: первый и второй — с управляющими входами ключей 13 и 14, третий — с управляющими входами БВХ

20 и переключателей 6 и 7, четвертый — с третьим входом АЦП 22, выход которого является выходом Конец измерения и соединен с вторым входом триггера 23, первый вход которого соединен с выходом АЦП 21,. а выход — с вторым входом счетчика 2, третий вход АЦП 21 соединен с шиной

"Пуск" устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 23 и счетчик 2 обнулены, на выходе ЦАП 4 формируется напряжение постоянного уровня (фиг. 2,n), которое через переключатель 7 поступает на измеряемый двухполюсник, а образцовый резистор 12 через переключатель 6 подключен к общей шине.

Учитывая то, что сопротивление конденсаторов постоянному току стремится к бесконечности, с достаточной степенью точности напряжение на выходе ОУ 10 определяется выражением

R 1

U х о R

40

55

Генератор 1 подключен к входам счетчика 2 и делителя 24, выход которого соединен с четвертыми входами

АЦП 21 и 22, выход счетчика 2 соеди.нен с входами ПЗБ 19 и 3, выход последнего соединен с первым входом

ЦАП 4, второй вход которого соединен с ИОН 5 и первым входом АЦП 21, выход ЦАП 4 соединен с первыми неподвижными контактами переключателей

6 и 7, вторые неподвижные контакты которых соединены с общей шиной, подвижный контакт переключателя 6 соединен через образцовый резистор 12 с входом ОУ 10, выход которого соединен с его входом образцовым резистором 11, вход ОУ 10 соединен с подвижным контактом переключателя 7 исследуемым двухполюсником, содержащим эквивалентные конденсатор 8 и резистор 9, выход ОУ 10 соединен с вторым входом АЦП 21 и через ключ 13 соединен с входом интегратора 15, содержащего ОУ 16, вход которого соединен с выходом конденсатора 17 и через резистор 18 подключен к вхогде Пр — напряжение на выходе ЦАП 4;

R и К„„ — соответственно сопротивления измеряемого 9 и образцового ll резисторов.

При этом влияние шунтирования входа операционного усилителя 10 мало, так как реальные операционные усилители на постоянном токе имеют довольно значительный 10 коэффициент усиления без обратной связи.

Это напряжение преобразуется в цифровой эквивалент АЦП 21, начало преобразования которого определяется командой "Пуск" (фиг. 2,б). Результат преобразования определяется выражением

Ц 41 R<1

N =N =N а9 П о 9

Из формулы видно, что полученный код обратно пропорционален измеряемому резистору R и не зависит от вели9 чины напряжения П

32 4

Так как напряжение U, cosset с выхода ЦАП 4 через переключатель 6 поступает на образцовый резистор 12, а измеряемый двухполюсник через переключатель 7 подключен к общей шине, на выходе ОУ 10 формируется напряжение, равное

+(dk,„С> s inert) 20 где К(ы) — коэффициент усиления ОУ

10 без обратной связи на частоте 11; — коэффициент обратной свя25

Напряжение V„(t) интегрируется в течение полупериода интегратором 15, на выходе которого сформируется напряжение, равное

8 30

U = — — — -- U (t)dt= - - - — х

K(tp)P+1

t 2U

КВСtt где R и С вЂ” соответственно сопро- 35 !

В 17 тивление резистора 18 и емкость конденсатора

17 интегратора 15.

Время интегрирования определяется управляющими сигналами, один иэ кото-40 рых замыкает ключ 13 (фиг. 2,2), а другой размыкает ключ 14 (фиг.2,t9), и которые формируются соответственно на первом и втором выходах ПЗБ 19, синхронизируемого четырьмя старшими 45 разрядами счетчика 2, 3 13189

По окончании цикла преобразования на выходе АЦП 21 формируется команда, по которой триггер 23 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2,е), разрешая тем самым работу счетчика 2 в счетном режиме. Восемь младших разрядов счетчика 2 формируют адреса, по которым информация, записанная в постоянном запоминающем блоке 3, преобразуется в ана- 1О логовый эквивалент ЦАП 4. При. этом на его выходе формируется напряжение

Up сов(4 t (фиг е 2, a) °

Вследствие этого на выходе операционного усилителя 10 возникает напряжение, равное (t)= — - -- U (- — cosset+

K (M )tt8 8R u хг К(ц!)!е+1 р К9

По окончании интегрирования ключ

13 размыкается, а на третьем выходе

ПЗБ 19 формируется управляющий сигнал (фиг. 2,р), по которому БВХ 20 запоминает напряжение U, а переклюСВ чатели 6 и 7 устанавливаются в положения, указанные на Фиг. 1. Затем в

5!1 течение четверти периода (— -2it)

2 ключ 14 замыкается (фиг. 2, ), разряжая тем самым конденсатор 17 интег ратора 15.

К(ш) /8 Rtt (t) = — --.— — - --- U соарес . хе К(Ае+1 К о т2

Это напряжение интегрируется в течение полупериода интегратором 15 что осуществляется управляющими сигналами ключей 13 и 14 (фиг. 2,г,t9) °

По окончании интегрирования на выходе интегратора 15 хранится напряжение, равное ч!г

1 К(м) !8

U = — -- —,— U (t)dt — — -- tt

ы R, (.„хЗ, К(ю)!9+1

К, х 2U

О k C R !

2 t !В

Множители К(м) p/PK(u>) p+17 в выражениях для U и U< определяют погреш72 ность преобразования емкости Се и образцового резистора R в постоянt2 ные напряжения, обусловленные шунтированием входа ОУ 10 и его частотными свойствами. Разделив выражения для

U u U друг на друга, эти множите8 t2 ли сокращаются. Функцию деления выполняет второй АЦП 22, на опорный вход которого поступает напряжение а на аналоговый вход — напряже12 ние Uq. Начало преобразования АЦП 22 определяется управляющим сигналом с четвертого выхода ПЗБ 19 (фиг.2,м), а результат преобразования имеет вид

Цс8 4

N =N --- =N с m

Из формулы видно, что полученный код пропорционален измеряемой емкости и не зависит от частоты и амплитуды тестового воздействия, шунтирования входа ОУ 10 и его частотных свойств, а также от значений сопротивлений образцового резистора 11, резистора 18 и емкости конденсатора 17.

По окончании цикла преобразования на выходе АЦП 22 формируется команда

tt t1

КИ, по которой триггер 23 и счетчик

2 обнуляются, вследствие чего выходы

ПЗБ 19 установятся в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров R„C>-двухполюсников, входящих и

o„ а и

Ц

3 а г

U е и ж

Составитель В.Кузьмин

Редактор Л.Гратнлло Техред M.ÕoäàíH÷ Корректор С.Шекмар

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2505/38

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

5 131 в состав замкнутой электрической цепи, содержащее клеммы для подключения измеряемого двухполюсника, соединенные с входом операционного усилителя с образцовым резистором в цепи отрицательной обратной связи и интегратор, выполненный .на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и резистором на входе, генератор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышейия точности и уменьше. ния времени измерения, содержит последовательно .соединенные генератор, счетчик, первый постоянный запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения и к первому входу первого аналого-цифрового преобразователя, два переключателя, первые неподвижные контакты которых соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, вторые неподвижные контак ты соединены с общей шиной, подвижный контакт первого переключателя через второй образцовый резистор соединен с входом операционного усилителя, а подвижный контакт второго переключателя соединен с вторым выводом измеряемого двухполюсника, первый ключ, через который вход интег8932 6 ратора соединен с выходом операци1 онного усилителя и с вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, второй ключ, подключенный

5 параллельно конденсатору интегратора, выход которого непосредственно подключен к первому входу и через блок вь!борки и хранения — к второму входу второго аналого-цифрового npe1g образователя, триггер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а выход — с вторым входом счетчика и второй постоянный запоминающий блок, вход которого подключен к выходу счетчика, первый и второй выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второ2О Го ключей третий Выход соединен с управляющими входами блока выборки и хранения и двух переключателей, а четвертый — с третьим входом второго аналого-цифрового преобразователя, 2 при этом третий вход первого аналогоцифрового преобразователя подключен к шине "Пуск", выход второго аналогоцифрового преобразователя является выходом "Конец измерения" устройства, 30 четвертые входыпервого ивторого аналого -цифровых преобразователейчерез делитель подключенык выходу генератора,