Динамический делитель напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к делителям напряжения динамического типа, и может быть использовано в качестве отдельного делителя постоянного и переменного напряжения высокого класса точности либо в составе преобразователя код-среднее значение напряжения. Целью изобретения является повышение точности и стабильности коэффициента деления делителя. Динамический делитель напряжения содержит N токозадающих резисторов 1, N переключателей 2, входные информационные шины 3,4, блок 5 синхронизации, дополнительные переключатели 6,7, 10, 11, 12, дифференциальные повторители 8,9 напряжения, внешний измерительный прибор 13, выход 14. За время всех переключений резисторов 1 и двух повторителей 8,9 напряжения к выходу 14 приложено напряжение, которое полностью повторяет напряжение на нижней ветви делителя, т.е. между объединенными выводами резисторов 1 и шиной 4. Повторители 8 и 9 исключают влияние сопротивления внешнего измерительного прибора 13 на их входное сопротивление, т.к. входные сопротивления повторителей используются в качестве переключаемых элементов делителя, т.е. их влияние учитывается в коэффициенте деления в процессе переключения делителя. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (11) (11 4 Н 02 М 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Bi"ГРЩг,11:.4$

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4342067/24-24 (22) 11.l2.87 (46) 07.1 0.89. Бюл. Ф 37 (71) Белорусский институт инженеров железнодорожного транспорта. (72) В.А.Яцкевич (53) 681.3(088.8) (56) Микроэлектронные цирроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации./ Под ред. В.Б.Смолова. — Л.: Энергия, 1976, с. 181185.

Авторское свидетельство СССР

В 1008903, кл. Н 03 М 1/00, 1986. (54) ДИНАМИ ВСКИЙ ДЕЛИТЕЛЬ. НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к дели-. телям напряжения динамического типа, и может быть использовано в качестве отдельного делителя постоянного и переменного напряжения высокого класса точности либо в составе преобразо.вателя код - среднее значение напряжения. Целью изобретения является повы2 шение точности и стабильности коэффициента деления делителя. Динамический делитель .напряжения содержит п токозадающих резисторов l, n переключателей 2, входные информационные шины 3,4, блок-5 синхронизации, донолнительные переключатели 6 ° 7,10, 11,12, дифференциальные повторители .

8 9 напряжения, внешний измерительньй прибор 13, выход 14. 3а время всех переключений резисторов 1 и . двух повторителей 8,9 напряжения к выходу 14 приложено напряжение, которое полностью повторяет напряжение йа нижней ветви делителя; т.е. между объединенными выводами резисторов 1 и а шиной 4. Повторители 8 и 9 исключают влияние сопротивления внешнего измерительного прибора 13 на их входное сопротивление, т.к. входные сопротивления повторителей используются в качестве переключаемых элементов делителя, т.е. их влияние учитывается в коэффициенте деления в процессе переключения делителя. 3 ил.

1513576

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к делителям напряжения динамического типа, и может быть использовано в качестве отдельного делителя постоянного или переменного напряжения высокого класса точности либо в составе преобразователя код — среднее значение напряжения. 10

Целью изобретения является повышение точности и стабильности коэффициента деления делителя.

На фиг. 1 изображена упрощенная схема динамического делителя напря- 15 жения, на фиг. 2 — состояния ветвей динамического делителя при разлйчных циклах переключений; на фиг. 3— функциональная схема динамического делителя напряжения. 20

Динамический делитель напряжения (фиг. 3) содержит и токозадающих резисторов 1, и переключателей 2, первую 3 и вторую 4 входные информационные шины, блок 5 синхронизации, первый 6 и второй 7 дополнительные переключатели, первый 8 и второй 9 дифференциальные повторители напряжения, третий 10 четвертый 11 и пятый 12 дополнительные переключатели, 30 внешний измерительный прибор 13, выход 14.

Упрощенная структурная схема делителя (фиг. 1) образована из токозадающих резисторов 1 и двух повтори- 35 телей 8 и 9 напряжения (согласующих элементов) с произвольными входными сопротивлениями. Общее число ре- ° зисторов 1 и двух элементов 8 и 9 равно и + 2. В исходном состоянии „ 40 все резисторы 1 и повторители 8 и 9 через переключатели 2, 7 и 1) под ключены к второй шине 4 в соответствии с их положением на фиг. 1.

Входное напряжение U „ пр щожено 45 между первой 3 и второй 4 шинами.

При и последовательном переключении переключателей 2, 7, 11 (на фиг. 1 слева направо) каждый реэис" тор 1 и повторители 8 и 9 напряже- 50 ния поочередно на время одного цикла подключают к первой шине 3, при этом среднее значение выходного напряжения между объединенными выводами резисторов и повторителей 8 и 9 оказывается равным

1! вх

На фиг. 2 показаны состояй+2 ния ветвей делителя при разных циклах переключений. Первые два состояния (на фиг. 2 сверху вниз) соответствуют срабатыванию первых двух переключателей 2 делителя (на фиг. 1 слева направо), а два последних состояния соответствуют срабатыванию двух последних переключателей 7 и 11 делителя. Из свойства делителя следует, что

Ugated g +11 р >р + ° 1!рыб gq< +1 рьi» а!+а

n+2 !

1ы

n+ 2 "" "P

Таким образом, за счет n + 2 пос-. ледовательных переключений входное среднее напряжение оказывается умень- шенным в л Ф 2 раз независимо от величин сопротивлений резисторов 1 и входных сопротивлений повторителей

8 и 9 напряжения. При этом входные сопротивления повторителей 8 и 9 од" новременно являются элементами делителя так же, как и резисторы 1 (фиг. 1 и 2). Определяя с помощью указанных повторителей 8 и 9 напряжения между объединенными выводами резисторов 1 и шиной 4 в каждом такте, можно с высокой точностью определить входное напряжение Бь .

Повторители 8 и 9 напряжения обеспечивают передачу напряжения между своими входами на выходные выводы, которыми являются потенциальный выход и общие шины соответствующего повторителя 8 (9). За счет развязки повторители 8 и 9 исключают влияние сопротивления нагрузки на выходе на величину своего сопротивления. Входное сопротивление. каждого повторителя 8 (9) напряжения используется одновременно в качестве переключаемого элемента динамического делителя, при этом каждый повторитель 8 (9) в отдельности выполняет функцию повторителя напряжения.

Работа делителя (фиг. 3) происходит следующим образом.

Входное напряжение Б,„ прикладывается между входными информационными шинами 3 и 4, а выходное напряжение снимается с выхода 14, при этом шина

4 является общей для делителя. Соотношение между этими напряжениями определяется отношением сопротивлений верхней и нижней ветвей делителя в данный момент времени, т.е. зависит

1513576

35 от того, между какими шинами подключен тот или иной резистор 1 или входы повторителей 8 и 9.

В исходном состоянии переключате5 ли 2 обеспечивают подключение одних выводов резисторов 1 к шине 4, дополнительные переключатели 6, 7, 10 и 11 обеспечивают подключение входов повторителей 8 и 9 напряжения к 10 объединенным выводам резисторов 1 и шине 4, а пятый. дополнительный переключатель 12 обеспечивает подключение выхода второго повторителя 9 напряжения к выходу 14. Указанные состояния показаны на фиг. 3.

Работа динамического делителя напряжения начинается с последовательного .поступления управляющих импульсов с выходов блока 5 синхронизации на уп- 20 равляющие входы переключателей 2, 6, 7, 10, 11 и 12„ За один цикл работы импульсы равной длительности поочередно появляются начиная с первого выхода блока 5 синхронизации (на 25 фиг. 3 крайний слева) и до последнего выхода (крайний справа) . За время действия первого управляющего импульса, поступающего на управляющий вход переключателя 2 (крайний слева), 30 указанный переключатель 2 срабатывает и подключенный к его выходу резистор 1 оказывается подключенным к первой шине 3 и общей точке соединения резисторов 1, т.е. образует верхнюю ветвь делителя. По окончании действия первого управляющего импульса первый переключатель 2 возвращается в исходное состояние и резистор-1, подключенный к его выхо- 40 ду, присоединяется одним выводом к второй шине 4. Одновременно с этим на следующем выходе блока 5 синхронизации появляется управляющий импульс, который поступает на второй переключатель 2 (на фиг. 3 второй слева), вызывая его срабатывание и т.д.

При появлении управляющего импульса на предпоследнем выходе блока 5 бр синхронизации (на фиг. 3 второй справа) срабатывают дополнительные переключатели 6 и 7 и входы первого повторителя напряжения 8 оказываются присоединенными к первой шине 3 и объединенным выводам резисторов 1, т.е, входное сопротивление повторителя 8 образует верхнюю ветвь делителя. Начиная с первого такта и до указанного предпоследнего, напряжение с нижней ветви делителя, т.е. между объединенными выводами резисторов l и второй шиной 4, через контакты дополнительных переключателей

10 и ll поступает на входы второго повторителя 9 напряжения. С его выхода через контакты пятого дополнительного переключателя 12 напряжение прикладывается к выходу 14. По окончании предпоследнего такта первый дополнительный переключатель 6 возвращается в исходное положение °

В последнем такте появляется управляющий импульс на последнем выходе блока 5 синхронизации (на фиг. 3 крайний справа). Под действием этого импульса происходит срабатывание дополнительных переключателей 10—

12. За счет срабатывания переключателей 10 и 11 входы второго повторителя 9 напряжения оказываются через его контакты подключены к первой шине 3 и объединенным выводам резисторов 1, т.е. образуют верхнюю ветвь делителя. Одновременно с этим срабатывает пятый дополнительный переключатель 12 и напряжение с выхода первого повторителя 8 напряжения, которое повторяет напряжение на нижней ветви делителя, оказывается подключенным к выходу 14. По окончании последнего управляющего импульса переключателя 1 0 — 1 2 возвращаются в исходное состояние, вновь появляется управляющий импульс на первом выходе блока 5 синхронизации, и цикл работы делителя повторяется.

Таким образом, sa время всех переключений резисторов 1 делителя и двух повторителей 8 и 9 напряжений (согласующих элементов) к выходу 14 прикладывается напряжение, которое полностью повторяет напряжение на нижней ветви делителя, т.е. между объединенными выводами резисторов 1 и второй шиной 4. Повторители 8 и 9 напряжения исключают влияние сопротивления внешнего измерительного прибора 13 на их входное сопротивление, так как входные сопротивления повторителей 8 и 9 используются в качестве переключаемых элементов делителя, т.к. их влияние учитывается в коэффициенте деления в процессе переключения делителя.

Выходное напряжение с выхода )4 поступает на внешний измерительный

l5l3576 прибор l 3 например вольтметр, или отдельную измерительную головку, где оно усредняется во времени и индицируется на шкале прибора. Возможно также численное усреднение резуль1 татов измерений либо их усреднение с помощью внешней интегрирующей Це почки.

10 изобретения,; Формула

Динамический делитель напряжения, 1 содержащий группу из и токозадающих резисторов, одни из выводов которых объединены, а другие выводы соедине ны с выходами соответствующих и пе1 реключателей, первые и вторые информационные входы .которых подключены соответственно к первой и второй gp

1 входным информационным шинам делите, ля, а управляющие входы соединены с

1, соответствующими и выходами блока ! синхронизации первый и второй дополФ нительные переключатели, управляющие .25, входы которых объединены и подключены к первому дополнительному выходу блока синхронизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности коэффициента деления, в него введены первый и второй дифференциальные повторители напряжения и третий, четвертый и пя" тый дополнительные переключатели, управляющие входы которых объединены и подключены к,второму дополнительному выходу блока синхронизации, первые информационные входы первого и третьего дополнителЬных переключателей подключены к первой входной информационной шине делителя, их вторые информационные входы соединены с объединенными выводами токозадающих резисторов и с первыми информационными входами соответственно второго и четвертого дополнительных переключателей, вторые информационные входы которых подключены к второй входной информационной шине делителя, выходы первого и второго дополнительных переключателей подключены череэ первый, а третьего и четвертого дополнительных переключателей — через -второй дифференциальные повторители напряжения соответственно к первому и второму информационным входам пятого дополнительного переключателя, выход которого является выходом делителя.

1513576

4 ° 1 в и ф ах>

° °

Составитель А. Маслов

Техред Л.Олийнык Корректор Э. Лончакова

Редактор С. Пекарь

Подписное

Тираж 648

Заказ 6696/55

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. агари а, !! !! и на 101 фиг.2

О +0-1 ф/Я д