Инвертор постоянного напряжения и устройство для его калибровки

 

Изобретение относится к области информатционно-измерительной техники и может быть использовано при создании прецизионных измерительных приборов . Цель изобретения - повьшение стабильности выходного напряжения и точности калибровки Коррекция инвертора постоянного напряжения основана на измерении его вькодного напряжения Измерение производят при взаимообразных включениях резисторов цепи обратной связи. Поправки в выходное напряжение вводят по результатам обработки измерений. Инвертор постоянного напряжения содержит программируемьй источник 1 компенсационного напряжения, операционный резис- fop 2, первый, второй и третий резисторы 3, 4 и 5 и ключ 6, В устройство для калибровки инвертора постоянного напряжения введены первьй - шестой ключи 8-13, регистр 14, программируемый источник 16 компенсационного напряжения, микроЭВМ 17. Кроме того оно содержит клеммы 7 для подключения инвертора постоянного напряжения и измерительный блок 15. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.,2 ил. с (Л с 4; Од ел со со (г/г2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1465934 А1 5д 4 Н 03 F 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4313530/24-21 (22) 31.08.87 (46) 15.03,89. Бюл. 1 10 (72) M Ë. Гладильщиков и О.А. Елхин (53) 621.314.572 (088.8) (56) Достал И. Операционные усилители. M. Мир, 1982, с. 348, 386-387.

Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре.

M.: Сов,радио, 1974, с. 150-153. (54) ИНВЕРТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО КАЛИБРОВКИ (57) Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при создании прецизионных измерительных приборов. Цель изобретения — повьппение стабильности выходного напряжения и точности калибровки. Коррекция инвертора постоянного напряжения

Г

1 основана на измерении его выходного напряжения. Измерение производят при взаимообразных включениях резисторов цепи обратной связи. Поправки в выходное напряжение вводят по результатам обработки измерений. Инвертор постоянного напряжения содержит программируемьпЪ источник 1 компенсационного напряжения, операционный резистор 2, первый, второй и третий резисторы 3, 4 и 5 и ключ 6. В устройство для калибровки инвертора постоянного напряжения введены первый — шестой ключи 8-13, регистр 14, программируемый источник 16 компенсационного напряжения, микроЭВМ 17. Кроме того оно содержит клеммы 7 для подключеа ния инвертора постоянного напряжения и измерительный блок 15. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.,2 ил.

3 14 источника 16 компенсационного напряжения, необходимое для установления на е го выходе напр яже ния U, близ ког о по величине к входному напряжению инвертора и противоположного ему по знаку, т.е.

65934

sgn(Uв.) Uâx (2) Запись слова данных происходит по сигналу ПРД 16.

Напряжение U, установленное на выходе программируемого источника 16 компенсационного напряжения, поступает через замкнутый ключ 13 на вход измерительного блока 15 и является уровнем, относительно которого производится измерение выходного напряжения инвертора.

Измерение разности напряжений между входами измерительного блока 15 проводится на четвертом интервале.

Чтение результата первого измерения происходит на пятом интервале.

Значение первого результата изме-. рения разности напряжений входов измерительного блока 15 равно

1 о 2 П +

Вх (5) 15

20 - вх К + Осм — 1 э (3) где К вЂ” коэффициент передачи инвертора при исходном положении резисторов 3 и 4; о

U — напряжение аддитивной сосм ставляющей погрешности

Uвцх выставляется словд состояния ключей

8-13 и ключа 6 инвертора s соответствии с таблицей. При появлении сигнала ПРД 14 в регистре 14 происходит

4р фиксация слова состояния ключей и вслед за этим размыкание ключей 9, 10, 11, 13 и замыкание ключей 6, 8, 12. Такое состояние ключей обеспечивает подключение входного резистора

45 инвертора (через ключ 8) и второго входа измерительного блока t5 (через ключ 12) к шине "Общий". На выходе инвертора возникает напряжение

U „, (III) = П,с,„, поступающее на пер50 вый вход измерительного блока 15.

Выходные напряжения программируемых

На втором этапе производится изменение положения резисторов 3 и 4 инвертора на взаимообратнбе. Для этого микроЭВМ 17 переводят в состояние вывода. информа ли, и на первом интервале выставляется новое слово состояния ключей 8-13 (таблица).

Ключи 8, 9, 6, 12 размыкаются, а 10, 1I1 13 замыкаются. При этом происходит включение резисторов 3 и 4 в.положение, обратное исходному, а напряжение на выходе инвертора становится равным

Выходные напряжения программируемых источников 1 и 16 компенсационных напряжений на втором этапе калибровки инвертора не изменяются. Измерение нового значения разности LI< напряжений между входами измерительного блока 15 производится на втором

55 и „„(rr) = —. U,„„+ U. .. .(4) 25

35 интервале. По окончании измерения микроЭВМ 17 на третьем интервале считывает 12-разрядный код результата измерения а и запоминает его значение.

Значение второго результата измерения разности напряжений входов измерительного блока 15 при положении резисторов 4 и 5, обратном исходному, равно

Затем микроЭВМ 17 вычисляет значение полуразности первого и второго результатов измерения и запоминает вычисленное значение как поправку мультипликативной составляющей погрешности инвертора (d ). Несложно. показать, что величина л,= а„— л,=v (K — — ) (6)

I при значениях К, близких к единице, соответствует удвоенному значению мультипликативной составляющей погрешности инвертора (й,) с весьма малой ошибкой.

На третьем этапе выполняются операции, направленные на дальнейшее уточнение расчетной поправки выходного напряжения инвертора за счет учета аддитивной составляющей погрешности. Для этого в первом интервале источников 1 и 15 компенсационного напряжения на третьем этапе калибровки не изменяются. Измерение нового значения разности напряжений между входами измерительного блока 15 происходит на втором интервале. Управление процессом измерения осуществляется аналогично предыдущим этапам.

1/(6 5934

Чтение результата третьего измере«1ия микрОЗВ)И (7 поаис вод(т побой.(на

«ta третьем интервале. 3(<".÷åèèe кода

1}РЕтЬЕй Разяаатн НатГРЯ::;. < Ий НХаДОВ

««змеритель«(Огс блок" ": 5 равна apE!«r тиннОи сОстанлтпощеи погрс(шнасти <з о

U )To -(нач >ни<э зап:>м«1«(аETc5. (<}«)1«р а В«1 1 l ) ()<с((ад <за" "<» и<" л д ()1}а/ле и!(<с-:.-05031 1 17 н(1(стс(. }(IPT :л .>1>О,J(«(!!) b} }i ir) п))О< P,;}." много иcTD (HHKa (6 I«DH(! е}1 =ацианнагс)

II(((iIp5(жения „н-o(>>«op«jìoe „}1ля c()pocQ (} }} н (О напряжения на ега выходе.„Зап)}(сь cасTО«Iния Б «(еr О праисхОдиT 1(О с(((гналу 11Р«1 16. <3 третьем интервале м(!(кра >ВЧ вь(стат(л5 е (славс> даннь><д)(<я т рот р.-"((1.}нот О )-, c Tочник(1 1 1«с)«спс)«1.с((ц«(о((нага (а!(ря)(се«(И5(< 3»пление э го-г(слона данных равна оа счетному зна" чс н«(>о кар ректирующей напра.вки (1i1i)«I появлении . сигнала НРЦ 14 г(роиз.:вс>дится запись кода B (траграммный и(}точник 1 кампенсационна!.а напряжен!((я, на ега ныходе устанавливается н,((пряжение. пропорциональное Л -. Этс напряжение с весовым коэффициентом, P;(Ia«Ib1«I От«(О(((ни()«О РЕЗИСТОРОВ 5 И 3„

c(/«ImipyeTc5r входной цеп)ыо инвертора с напряжением UbÄ ичвертара, и на е!"а выходе устанавливается напряже35

45 н«е. иц, = Ub < - - U ; - .:1„— й=с-" -ц; (97 с погрешнаст>»(о, опрецеляемой формулой

pa< T :(ü "r< D.тнОше(п(((; т)е»з«(с«таран 15

< („Пс)правка )! .",апом «нае (cs! !<((псра.) ВИ i ./.

На четвертом этапе калибровки п оизвод«(тся введение корректирующей поправки !,(- н выходное «!aïpÿæåí«!ра в соотнетстви«1 с табл,1„ саот-:(.Г н тстну(ощее исходной капф(}п ура(<я«н )

«фнертара. По сигi(a;(y 11РД 4 !!i>!)(rсхф}ди раз;,<«<<êa«(.;.(-"= )«((((}<(c-"(((3 . I 0

1.1 з а ((ь.канне >слюч е «(9 6 . (. 3 .

Выход. .-.De >«ап ряже>: ие «(:: нортона ( с ((aнан((тс „т); и (1»(1,(,50

E „,.=t1im S 1 1 г и - gdK (107 формул а изобретения

Иннертор постоянного напряжения,, содержащий операционный усилитель с цепью обратной связи, состоящий из двух резисторов, причем первый вывод первого резистора является нходом инвертора постоянного напряжения, второй вывод соединен с перзым выводом второго резистора и с иннертиру(сщим входом операционного усилителя„ а неинвертирующий нход операцисннога усилителя соединен с (((иной "0>б(}},ий" > о т л и ч а ю щ и йс я та(<(,, что, с целью повышения стабильности ньгсоднога напряжения, в иннертар введены дополнительно ключ, :(рс)грам(«к()уемь(й источник компенса,}ИОI<(10 C; «11тРЯЖЕ НIIЯ И ТРЕТий РЕЗИС ор "àa.!ê«, .:та первый вывод ключа со.„ .(«(1 е;(с вторым выводам второго ре5(«(стс)ра, нтарай нынад ключа соединен с выходам операционного усилителя, ((åp(.b(é вы(:.с}д !pcтьего резистора соединен с инвертиру(ощим входом операционного ; силителя, а второй вывод третьегс резистора соединен с выходам Iipoi paммируемога источника коменс ациогп(аго напряжения первый и

„"пра-;)ля(ощий Bb«Bopb(ключа являются вспамoraTåëüíbi«rè калибровочными входами инвертара, а входы программируемого источника компенсационного напряжения янляются управляющими входами инвертара.

2. Устройство для калибровки иннертара постоянного напряжения, содержащее клеммы для подключения инвертора и измерительный блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью пс}вышения стабильности выходного напряжения, н устройство введены шесть ключей, регистр, программируемый источник компенсационного напряжения и микроЭ)3М, причем первый вывод первого ключа соединен с (((««ной "Общий". первый вывод второго ключа соединен с первым выводом четвертого ключа и является входом устройства, второй вывод второго ключа соединен с вторым выводом первого ключа, первым нынадом третьего ключа и клеммой для (тодключения входа инвертора постоянного напря>«ения, второй вывод третьего ключа соединен с первым входом

Состояние ключей

Этап

Операция

8 9 10 11 6 12 13

Измерение мультипликативной составляющей погрешности

P 3 P P 3 P 3

P P 3 3 P Р 3

Измерение аддитивной составляющей

3 P P P 3 3 . P погрешности

Введение коррекгирующей поправки выходного напряжения

P 3 P P 3 P 3

П р и м е ч а н и е. P — разомкнутое положение ключа; 3 — замкнутое положение ключа.

7 14659 измерительного блока и клеммой для выхода инвертора постоянного напряжения, второй вывод четвертого ключа соединен с клеммой для подключения

5 первого вспомргательного калибровочного входа инвертора постоянного напряжения, первый вывод пятого ключа соединен с шиной "Общий", а второй— с вторым входом измерительного блока 10 и первым выводом шестого ключа, второй вывод которого соединен с выходом программируемого источника компенсационного напряжения, выходы ре34

8 гистра соединены с управляющими выводами ключей и клеммой для подключения второго вспомогательного калиб.— ровочного входа инвертора постоянного напряжения, входы-выходы микроЗВМ подключены к входам управления регистра, выходам измерительного блока, входам управления программируемого источника компенсационного напряжения и клеммам для подключения управляющих входов инвертора постоянного напряжения.

1465934

Составитель О. Сафохин

Техред Л .Сердюкова Корректор М. Самборская

Редактор А. Маковская

Заказ 953/52 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101