Устройство для измерения мгновенных значений напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мгновенных значений напряжения. Цель изобретения - повышение точности. Устройство для измерения мгновенных значений напряжения содержит блок пороговых элементов, четыре регистра, генератор импульсов, декодер, четыре сумматора, две группы элементов И группу инверторов, цифроаналоговый преобразователь, вычитатель, две группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, две группы элементов ИЛИ, два элемента И, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре инвертора. Блок пороговых элементов содержит два делителя напряжения, и две группы компараторов. Повышение точности достигается за счет вычисления последующего значения приращения входного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 01 R 19/04, 19/25!

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ УНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) 4221933/24-21 (22) 03.04.87 (46) 07.08.89. Бюл. У 29 (72) Ю.И. Зинькович и А.Ф. Кенеман (53) 621.317.326 (088.8) (56) Батушев В.А. и др. Микросхемы и их применение. — М.: Радио и связь: 1983, с. 196-197, рис. 6.15.

Шляндин В.М. Цифровые электроизмерительные приборы. — М.: Энергия, 1972, с. 290, рис. 7-9. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНО,ВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано при измерении мгновенных значений напряжения. Цель изобретения—

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при измерении мгновенных значений переменного напряжения.

Цель изобретения — повьппение точности измерения мгновенных значений напряжения переменного электрического сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.для измерения мгновенных значений напряжения, Устройство содержит блок 1 пороговых элементов, регистры 2-5, генераtop 6 импульсов, декодер 7, сумматоры 8-11, группы 12 и 13 из M элементов И, группу 14 из М инверторов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 15, вычитатель 16, группы 17

„„SU„„1499250 А1

2 повьппение точности. Устройство для измерения мгновенных. значений содержит блок пороговых элементов, четыре регистра, генератор импульсов, декодер,,четыре сумматора,,две группы элементов И, группу инверторов, цифроаналоговый преобразователь, вычитатель, две группы элементов

ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, две группы элементов ИЛИ, два элемента И, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре инвертора. Блок пороговых элементов содержит два делителя напряжения и две группы компараторов. Повьппение точности достигается за счет вычисления последующего значения приращения входного сигнала. 1 s.ï. ф-лы, 1 ил. и 18 из N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH, группы 19 и 20 из M элементов ИЛИ, элементы И 21 и 22, элементы HCKJI10IIA- CO

ЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24, инверторы 25-28, СФ а блок 1 пороговых элементов содержит первый 29 и второй 30 делители Q3 напряжения. группы 31 и 32 из N компараторов. При этом первые входы первого 29 и второго 30 делителей напряжения соединены соответственно с шинами голожительного и отрицательного напряжения источников ) эталонных напряжений, а вторые вхо- 1 ды — с общей шиной. Выход генератора импульсов соединен с управлякщими входами регистров 2 — 5. Входная шина подключена . к первому входу вы- читателя 16, второй вход которого

3 1499250 подключен к выходу ПАП 15. Нечетные выходы первого 29 и второго 30 делителей напряжения соответственно . подключены к неинвертирующим входам нечетных компараторов первой. 31

5 и второй 32 групп компараторов, инвертирующие входы которых объединены и соединены с неинвертирующими входами четных компараторов обеих групп 31 и 32.

Выходы компараторов первой 31 и второй 32 групп через первый 2 и четвертый 5 регистры соединены соответственно с первыми входами первой

17 и второй 18 групп из N элеменТов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых соединены с нечетными выходами первого 2 и четвертого 5 регистров. 20

Выходы первой 17 и второй 18 групп иэ И элементов ИСКЛЮЧАЮ1пЕЕ

ИЛИ через детектор 7 подключены к первым входам первого, сумматора 8, выходы которого подключены к первым 25 входам первой группы 12 иэ М элементов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу инвертора

25. Выходы первой группы 12 из Y. эле- ментов И соединены с первыми входами первой группы 19 из М элементов

ИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента

И 21, а выходы — через второй регистр 3 к выходным клеммам устройства, через группу 14 инверторов к первым входам второго сумматора 9, вторые входы которого объединены и соединены с шиной логической единицы, а выходы подключены к первым входам 40 второй группы 13 элементов И, вторые входы которых объединены и соединены с выходом инвертора 28. Выходы второй группы 13 элементов И подключены к первым входам второй группы 45

20 элементов ИЛИ, вторые входы которых объединены и соединены с выходом элемента И 22. Выходы второй группы

20 элементов ИЛИ соединены с информационными входами ЦАП 15 и третьего регистра 4, выходы которого подключены к вторым входам первого сумматора 8, управляющий вход которого соединен с управляющим входом декоде-, Ра 7 и с первым выходом четвертого 55 регистра 5.

N-й выход декодера 7 соединен с первым входом третьего сумматора

10, второй и третий входы которого подключены соответственно к N-My выходу и выходу "Переполнение" первого сумматора 8. Выход третьего сумматора 10 соединен с вторыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, четвертого сумматора 11, а также через инвертор 26 — с первым входом элемента И 21, выход которого подключен к вторым входам первой группы

19 элементов ИЛИ. М-й выход второго регистра 4 через N-й инвертор группы

14 инверторов подключен к второму входу четвертого сумматора 11, третий вход которого подключен к выходу

"Перенос" второго сумматора 9, N-й выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24, второй вход которого соединен с выходлм четвертого сумматора 11 и с вторым управляющим входом третьего регистра 4 и через инвертор 27 с первым входом элемента И 22 и с управляющим входом ПАП 15. Выход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24 подключен к второму входу элемента И 22 и через йнвертор 28 к вторым входам второй группы 13 элементов И.

Устройство для измерения мгновенных значений напряжения работает следующим образом.

В вычитателе 16 из входного сигнала, поступающего на его первый вход с входной шины, вычитается ступенчатый компенсирующий сигнал, подаваемый на его второй вход с выхода

ЦАП 15, так, что образуется на его выходе разностный сигнал, который поступает на объединенные входы групп

31 и 32 компараторов. На входы компараторов групп 31 и 32 подаются опорные напряжения от двух стабилизированных источников питания +Ugly и

-U y через первый 29 и второй 30 де-. лители напряжения, которые определяют порог срабатывания каждого компаратора первой и второй групп 31 и 32, а точнее определяют комбинацию на выходах соответствующих компараторов в зависимости от величины и знака, разностного сигнала П вычитателя 16.

Опорные напряжения и выходной

\ разностный сигнал .4 М на входы компараторов групп 31 и 32 подаются следующим образом: на нечетные компараторы опорные напряжения подаются на их неинвертирующие входы, и выходной разностный сигнал поступает

14 на их. инвертирующие входы, а на четные компараторы — наоборот.

В зависимости от абсолютной величины и знака выходного разностноro сигнала hU первая 31 и вторая 32 группы компараторов формируют двоич.ный код, который по параллельным каналам в виде цифрового кода поступает на входы регистров 2 и 5.

Первый 2 и четвертый 5 регистры осуществляют привязку цифровой информации к тактовой частоте при помощи тактового сигнала, поступающего на их первые входы с выхода генератора 6 импульсов, и в таком виде подается на соответствующие входы первой 17 и второй 18 групп элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с выходов которых двоичный код поступает на соответствующие входы декодера 7, который преобразует двоичный код в дополнительный код.

Далее эти двоичные сигналы, представляющие двоичный разностный сигнал 4А в параллельном коде поступа-, ют на первый сумматор 8, в котором происходит суммирование двоичного разностного сигнала b,À с двоичным сигналом обратной связи Адс, задержанным на один такт третьим регист.ром 4. В результате этого на выходе первого сумматора 8 вырабатывается цифровой эквивалент мгновенных значений напряжения

Aa> = Аос +

99250 е сумматор 11, элемент ИСКЛЮЧАЮГ1ЕЕ ИЛИ

24 и инверторы 27 и 28 предназначены для защиты от переполнения второго суммарного сигнала с выхода вто5 рого сумматора 9 на соответствукщие входы регистра 4.

Если в первом сумматоре 8 нет переполнения, то на выходе элемента

1ð ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ будет логический "0", который инвертируется инвертором

25 в логическую "1", открывающую первую группу 1 2 элементов И.

Первый суммарный сигнал с выходов элементов И группы 12 через первую группу 19 элементов ИЛИ .поступает на соответствующие входы второго регистра 3, в котором производится запись мгновенного значения измеряемого напряжения по сигналу с выхода генератора 6 импульсов, представляющего заполненное на такт мгновенное значение измеряемого напряжения, которое поступает на выходные клеммы

25 устройства.

Этот же сигнал после инвертирования группой 14 инверторов поступает на первые входы сумматора 9, где суммируется с логической единицей, Зр в результате чего на выходе сумматора 9 формироуется второй суммарный сигнал

В = 2А „; — A второй суммарный сигнал

Ащ, — цифровой эквивалент мгно1 венных значений напряжения. где А » — цифровой эквивалент мгновенных значений напряжения;

Aqq — двоичный сигнал обратной связи;

dA — двоичный разностный сигнал.

Полученный таким образом цифровой эквивалент мгновенных значений напряжения поступает на соответствующие входы первой группы 12 из И элементов U.

Первая 12 и вторая 13 группы элементов И, группа 19 элементов

ИЛИ, третий сумматор !0, элемент

ИСКЛЮЧАКФ1ЕЕ ИЛИ 23, икверторы 25 и

26 предназначены для защиты от пе-. реполнения первого суммарного сигнала с выхода первого сумматора 8 на соответствующие входы второго регистра 3.

Также элементы И 21 и 22, вторая группа 20 элементов ИЛИ, четвертый Если во втором сумматоре 9 нет

4р переполнения, то на выходе элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24 будет логический

"0", который в инверторе 28 инвертируется в логическую "1", открывающую все элементы И группы 13. Вто45 рой суммарный сигнал с выходов группы 13 открытых элементов И через группу 20 элементов ИЛИ поступает на соответствующие входы третьего регистра 4, запоминающего второй сум50 марный сигнал с приходом очередного импульса на его вход с выхода генератора 6 импульсов.

Задержанный на такт второй суммарный сигнал представляет собой сиг"

55 нал обратной связи на соответствующих выходах третьего регистра 4, так что

А ас = В1

1499250

Второй суммарный сигнал с выходов второй группы 20 элементов ИЛИ поступает также на соответствующие входы цифроаналогового преобразователя 15 для преобразования в ступенчатый компенсирующий сигнал, который в вычитателе 16 уравновешивает измеряемое напряжение.

Таким образом, за счет вычисления последующего значения приращения выходного сигнала повышается точ" ность измерения.

Формула из обретения

1. Устройство для измерения мгновенных значений напряжения, содержа- ( щее блок пороговых элементов, декодер, первую и вторую группы из М элементов И, первый и второй регистры, первый сумматор, цифроаналоговый преобразователь, вычитатель, при этом входная шина устройства подключена к первому входу вычитателя, вто- 25 рой вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход — с первым входом блока пороговых. элементов, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повьппения 30 точности измерения, в него дополнительно введены генератор импульсов, первая и вторая группы из N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первая и вторая группы из N элементов. ИЛИ, группа из К инверторов, третий и четвертый регистры, первый и второй дополнительные элементы И, второй. третий и четвертый сумматоры, первый и второй дополнительные элементы ИСКЛЮ- 40

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре дополнительных инвертора, при этом выходы блока пороговых элементов через первый и четвертый регистры соединены соответственно с первыми входами первой и второй групп элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, вторые входы которых соединены с четными выходами первого и четвертого регистров, управляющие входы регистров объединены.и соединены с выхоцом генератора импульсов, выходы первой и второй групп элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ через декодер подключены к первым входам первого сумматора выходы КОтОрОГО подключены к 55 первым входам первой группы элемен" тов И, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого дополнительного инвертора, выходы первой группы элементов И соединены с первыми входами первой группы элементов ИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого дополнительного элемента И, а выходы через второй регистр — к выходным клеммам устройства и через группу из И инверторов — к первым входам второго сумматора, вторые входы которого объединены и соединены с шиной логической единицы, а выходы подключены к первым входам второй группы элементов И, вторые входы которых объединены и соединены с выходом четвертого дополнительного инвертора, выходы второй группы элементов И подключены к первым входам второй группы элементов ИЛИ, вторые входы которых объединены и соединены с выходом второго дополнительного элемента И, выходы второй группы элементов ИЛИ соединены с информационными входами цифроаналогового преобразователя и третьего регистра, выходы которого подключены к вторым входам первого сумматора; управляю-и щий вход которого соединен с управляющим входом декодера и с первым выходом четвертого регистра, N-й выход декодера соединен с первым входом третьего сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к И-му выходу и выходу ПЕРЕПОЛНЕНИЕ первого сумматора, выход третьего сумматора соединен с вторыми входами первого дополнительного элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и четвертого сумматора, а также через второй дополнительный инвертор с первым входом первого дополнитель" ного. элемента И, выход И-го выхода второго регистра через У.-й инвертор группы инверторов подключен к второму входу |четвертого сумматора, третий вход которого подключен к выходу "Перенос" второго сумматора, N-й выход которого подключен к первому входу второго дополнительного элемента ИСКЛЮЧАЙЦЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с входом четвертого сумматора и с вторым управляющим входом третьего регистра,и через третий дополнительный инвертор — c пер- вым входом второго дополнительного. элемента И и с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, выход второго дополнительного элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к второму

1499250

Составитель В. Крючков

Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор О. Иипле

Заказ 4686/43 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,!01 входу второго дополнительного элемента И,и через четвертый дополнительный инвертор — к вторым входам второй группы элементов И.

2. Устройство по п.1 о т л и ч аю ш е е с я тем, что блок пороговых .элементов содержит первый и второй делители напряжения, первую и вторую группы иэ N компараторов, выходы которых являются выходами блока,при этом -первые входы первого и второго делителей напряжения соединены соответственно с шинами положительного и отрицательного напряжения источников эталонных напряжений, а вторые входы объединены и соединены с общей шиной, нечетные выходы первого и второго делителей напряжения соответственно подключены к неинвер" тирующим .входам нечетных компараторов первой и второй групп иэ N компараторов, инвертируюшие входы которых объединены и соединены с неинвертирующими входами четных компараторов обеих групп компараторов и являются входом блока.