Преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных трехполюсников в напряжение

 

Использование: контрольно-измерительной технике для автоматического измерения параметров трехполюсников. Устройство содержит: формирователь 1 опорного напряжения, два опорных элемента 2,3, два операционных усилителя 4,5, два дифференциатора 6,7, ограничитель 8, интегратор 9. два блока деления 10,11, и блок 12 умножения , исследуемый трехполюсник 13 представляет собой последовательное соединение конденсатора 14 и параллельной цепи конденсатора 15 и резистора 16 За счет формиоования выходных напряжений одновременно с запуском формирователя увеличивается быстродействие устройства.2 ил.

1762264

Преобразователь работает следующим образом.

По команде "Пуск", поступающей по пус «овой шине, запускается формирователь 1, На е-о выходе появляется положтлтельный 5 скачок напряжения постоянного уровня Е, который через резистор 2, сопротивление которого равно R>, поступает на вход усилителя 4,. в цепь обратной связи которого включены конденсатор 15. емкостью С1 и 10 резистор 16, сопротивление которого равно

Г(, Е Тв1 Тэ2

Ro RCf (3) Напряжение 01(т) на ";ыходе усилителя, как функция времени t, отсчитываемого от момента запуска формирователя 1, может 15 быть записано в виде

Напряжение 01(t)(фиг.2,a) поступает непосредственно на вход дифференциатора 6 и через конденсатор 14 емкостью С2 на вход усилителя 5. ,Цифференциатор 6 осуществляет диф- 25 ференцирование поступающего на его вход напряжения, На его выходе формируется . ..::1ряжение U2(t), определяемое равенством;

«s1 та2

04—

Ro C1 <è (4) 30

О® яя тм

СИ/1

dt где т 1 — постоянная времени дифференциатора 6, 35

С учетом уравнения (1) получим:

40 05(t) = Rî С2

dU1 от

Напряжение 02(t) (фиг.2,б) поступает на вход дифференциатора 7, на второй вход блока 10 и на первый вход блока 1il.

Дифференциатор 7 осуществляет дифференцирование поступающего íà его вход напряжения, Напряжение на выходе дифференциатора 7 является суммой реакций дифференциатора 7 на отрицательный скаЕ F1 чок напряжения амплитудой и на йо С1

E th) напряжение (1 — е" ), Реакцией 55

Ro С1 дифференциатора 7 на скачок напряжения является импульс напряжения отрицательной полярности и очень малой длительности. Реакцией дифференциатора 7 на

С2

Ug(t) = Š— e «

С1 (5) 05

0 2 (t)

Е т э1 — E Тэ1 вас

Rg C1 . R() С1

Е Тв1 нвяСяжвняв — (1 — в «) является

R0,С1 напряжение Ugt) вида где spaz — постоянная времени дифференциатора 7.

Напряжение О® (фиг.2,в) имеет положительную полярность, поэтому оно не проходит через ограничитель 8 на вход интегратора 9. Короткий же импульс отрицательной полярности проходит через ограничитель 8 на вход интегратора 9 и интегрируется последним. На выходе интегратора 9 формируется напряжение 04 отрицательной полярнЬсти постоянного уровня, определяемого равенством где т — постоянная времени интегратора

9.

Напряжение 04 (фиг.2,г) поступает на первый выход преобразователя и на второй вход блока 12. Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром С1 исследуемого трехполюсника.

Усилитель 5 в совокупности с конденсатором 14 во входной цепи и резистором 3, сопротивление которого равно R>, в цепи обратной связи образуют инвертирующий дифференциатор с постоянной времени

R

C учетом уравнения (1) получим:

Напряжение Ug(t) (фиг.2,д) поступает на первый вход блока 10.

Блок 10 осуществляет деление сигналов Uq(t) и 02(т), поступающих на его первый и второй входы. На его выходе формируется напряжение 0в, определяемое равенством

С учетом уравнений (5) и (2) получим

1762264

0в =- — Ср

<а1

Напряжение 0е (фиг.2,е) оступает на второй вых д преобразователя. Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром С исследуемого трехпол осника.

Блок 11 осуществляет деление сигналов 02(t) и 0з(т), поступающих на его первый и второй входы, На его выходе формируется напряжение 07, определяемое равенством

07=

С учетом уравнений (2) и (3) получим

RC>

U7=-—

<а2 (7) Напряжение 0т поступает на первый вход блока 12, Блок 12 осуществляет перемножение сигналов 0т и U4, поступающих на его первый и второй входы. На его выходе формируется напряжение Ua, определяемое равенством

U8 = 07 04.

С учетом уравнений (7) и (4) получим

Напряжение Ue (фиг.2,ж) поступает на третий выход преобразователя. Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром R исследуемого трехполюсника.

Таким образом, на первом, втором и третьем выходах преобразователя формируются напряжения 04, 0е и 0а, уровни которых однозначно связаны с параметрами С1, С2 и R исследуемого трехполюсника, Причем, как видно из временных диаграмм (фиг,2,г,е,ж), эти напряжения формируются одновременно с запуском формирователя 1.

Следует отметить, что в преобразователе — прототипе требуемые уровни напряжений устанавливаются лишь по истечении промежутка времени Г 6RCz после 33il) 5 ска формирователя I, Это позволяет сделать вывод, что быстродействие у предлагаемого преобразователя значительно выше, чем у преобразователя-прототипа.

10 Формула изобретения

Преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных трехполюсников в напряжение, содер>кащий последовательно соединенные формирователь опорного на15 пря>кения, вход которого соединен с пусковой шиной, первый опорный элемент, первый операционный усилитель, два дифференциатора, ограничитель и интегратор, выход которого является первым выходом

20 преобразователя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены вто25 рой операционный усилитель, второй опорный элемент, первый и второй блоки деления и блок умножения, второй опорный элемент включен в цепь обратной связи второго операционного усилителя, первый

30 вход первого блока деления соединен с выходом второго операционного усилителя, второй — c выходом первого дифференциатора, а выход является вторым выходом преобразователя, первый и второй входы блока

35 деления соединены с выходами собтветственно первого и второго дифференциаторов, а выход — с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход блока умно40 жения является третьим выходом преобразователя, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей шиной, первый вывод исследуемого трехполюсника соединен с инвертирующим

45 входом первого операционного усилителя, второй вывод — с его третьим выходом, а третий вывод — с инвертирующим входом второго операционного усилителя.

1752264

Составитель А.Гулвев

Техред М.Ыоргентал

Корректор Т.Вашкович

Заказ 3258 Тираж П(щписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггивм при ГКИТ СС ..Р

113035, Москва, Ж-35, Рауискав наб„4/5 с

Производственно-издательский комбинат "Патен ..", ". Ужгород, ул.Гагарина, „ 0,