И-техшпескдябиблиотека

 

О П И С А Н И Е 300957

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства ¹â€”

Заявлено 02.VI.1969 (¹ 1336894/18-24) МПК Н 03k 13/17

G 01г 13/02 с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 07.IV.1971. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 11.VI.1971

УДК 681.325 (088.8) Л вторы изобретения

К. К. Пречистенский и Э. Ф.-Л. Симхович

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

Изобретение относится к электроприборостроению.

Известны цифровые вольтметры, содержащие дисиретный делитель, резисторы которого коммутируются транзисторными переключателями; о)порный источник напряжения с ттереключателем полярности, связанный заземленной и незаземленной шинами с упомянутыми переключателями; разрядные триггеры, связанные с источником запирающего напря- жения; блок управления с триггером знака, у правляющим переключателем полярности и сравнивающее устройство.

Недостатком известных цифровых вольтметров является относительно большая погрешность, обусловленная остаточными параметрами насыщенных пранзисторов переключателей.

Увеличение напряжения опорного источника позволяет уменьшить погрешность, обусловленную достаточными па раметрами насыщенных транзисто1ров переключателей. Однако увеличение напряжения опорного источника ограничивается величиной допустимых запиРатОЩИХ На ПРЯжЕНИй U зап доп, На flePeXOaaX транзистора в переключателе.

Например, для лучших по остаточным параметрам отечественных транзисторов ПЗО зап. доп. Для всех пеРехоДОВ PBBHo 12 8.

Опорное на пряжение не должно превышать

Un=5 — 5,5 в.

Эта величина Un ограничивает возможности уменьшения относительной погрешности, обусловленной остаточными параметрами транзисторов переключателей. Заметим, что применение в переключателях транзисторов с большими допускаемыми за пирающими напряжениями, например П 20, не позволяет уменьшить относительные погрешности, так как эти транзисторы имеют примерно в полтора раза большие остаточные напряжения и в три — пять раз большие остаточные сопротивления.

Цель изобретения — уменьшение погрешности, обусловленной остаточными параметрами насыщенных транзисторов переключателей благодаря увеличению напряжения опорного источника. Эта цель достигается тем, что цифровой вольтметр снабжен коммутатором, уиравляемыхт триггером знака и изменяющим в зависимости от полярности напряжения опорного источника напряжение питания разрядных триггеров, используемое для за пирания транзисторных. переключателей; а переключатель пол я рности может быть установлен в третье положение при помощи блока упра вления на время переключения коммутатора и в котором на незаземленной шине станавливается напряжение, близкое к нулю.

300957

Цифровой вольтметр (см. фиг. 1) содержит дискретный делитель 1, резисторы которого коммутируются транзисторными переключателями 2; опорный источник напряжения 8 содержащий операционный усилитель 4, переключатель полярности 5 на три положения и параметрический стабилизатор б; незаземленную 7 и заземленную 8 шины; разрядные тритгеры 9, питаемые напряжениями — E «и U, иапользуемыми соответственно для огпирания и запирания транзисторов в переключателях; источник запирающего напряжения 10; коммутато р 11, блок управления 12, по,команде которого переключатель полярности переходит в положение «+», « — », «О» (в положение «О» он переходит на время переключения поля|рности опорного источника напряжения), а коммутатор устанавливает на шине U нужной величины за1пирающее на пряжение разрядных триггеров и сравнивающее усгройство И, на один вход которого подаются измеряемое на пряжение U«, а на другой — компенсирующее U «дискретного делителя.

Пример схемной реализации устройства, показанного на фиг. 1, приведен на фиг. 2, где

14 — триггер знака, 15 — триггер переключения поля рности, 16 — полупроводниковые диоды, 17 — 19 — резисторы, 20 — 28 — транзисторы переключателя полярности, 24 — 25— опорные диоды, 26 — схема совпадения, 27—

28 — полупроводниковые диоды, 29 — транзистор, 80 — резистор, 81 — полупроводниковый диод, 82 — регулирующий транзистор источника запирающего vainряжения, 88 — 84— схемы совпадения, 85 — полупроводниковые диоды.

Схема (ом. фиг. 1 и 2) работает следующим образом.

Если полярность напряжения U«на выходе дискретного делителя 1 соответствует поля рности измеряемого напряжения U,, то сигналы на выходе сравнивающего устройства 18 и с выхода «1» триггера знака 14 совпадают, и на выходе схемы совпадения 88 имеется потенциал, за прещающий прохождение командного импульса 1 через схему сов падения 84.

Триггер переключения полярности 15 в этом случае уровнем с выхода «1» препятствует прохождению командного им пульса II через схему совпадения 26.

Пусть полярность U, изменилась с положительной на отрицательную. После сброса разрядных триггеров 9 в исходное состояние (U« =О) потенциал на выходе сравнивающего устройства 18 изменится, и на потенциальном входе схемы совпадения 84 появится разрешающий InoTeHциал, а с приходом командного импульса I триггер 15 взводится, отпирая через резисторы 17 транзисторы 20 и 22 и запирая через диоды 16 транзисторы 21, 28 переключателя полярности 5. Вследствие этого опорные диоды 24 и 25 оказываются отключенными от входа операционного усилителя 4, а вход усилителя .оказывается под потенциалом, близким к нулевому. С некоторой задержзо

55 бО

65 кой потенциал, близкий к нулю, установится и на незаземленной шине 7 источника напряжения 8.

При этом запирающее на пряжение, приложенное к переходам база — коллектор тра,нзисторов переключателей 2, связанных е незаземленной шиной 7, определяется потенциалом шины У, равным напряжению Ug источника за пирающего пап ряжения 10. С выхода «1» триггера 15 на вход схемы совпадения 26 поступает разрешающий потенциал и,с приходом второго командного импульса Il схема совпадения 26 перебрасывает триггер знака 14.

Отрицательный потенциал с выхода «О» последнего запирает через диод 81 регулирующии транзистор 82 источника запирающего на пряжения 10 и через резистор 80 отпирает транзистор 29 .коммутатора 11, обеспечивая на шине U запирающее на пряжение, близкое к нулевому. На переходах база — коллектор транзисторов|переключателя 2 появляется запирающий потенциал, примерно равный 0,5 в (обусловленный остаточным напряжением на открытом транзисторе 29 коммутатора 11). В то же время выходные потенциалы с выходов «О» и «1» триггера

14 прикладываются к базам транзисторов 20—

28 переключателя полярности 5,,но не п роиз водят необходимых переключений, так как к базам транзисторов переключателя полярности приложены потенциалы с триггера 15. При опрокидывании триггера 14,от командного импульса II на его выходе «1х |появляется .положительный импульс, который через диод

27 возвращает триггер 15 в:исходное состояние, в котором диоды 85 и 16 запираются и уже не препятствуют выходным напряжениям с триггера 14 произвести необходимые переключения в переключателе 5 для подачи положительного напряжения с диода 25 на вход операционного усилителя. Соответственно на незаземленнои шине 7 через некоторое время появляется отрицательный потенциал — Uo.

При этом запирающее на пряжение на переходах база †коллект транзисторов переключателей 2 равно — К + 0,5 в.

Если теперь полярность U, изменится с отрицательной на положительную,,потенциалы с выходов сравнивающего устройства И и триггера 14 будут иметь разные знаки, и на тготенциальном входе схемы совпадения 84 появится разрешающий потенциал, и командный импульс I, опрокинет триггер 15.

Как и прежде, потенциалы с выходов «О» и «1» триггера 15 отпирают транзисторы 20, 22 и запирают транзисторы 21, 28, обеспечивая нулевой потенциал на незаземленной шине 7 источника 8, Запирающее напряжение на переходах база —:коллектор транзисторов переключателей 2 теперь определяется потенциалом уровня 0,5 в на шине U . Второй командный импульс О при этом при наличии разрешающего потенциала с выхода «1» опрокинутого триггера 15 на входе схемы совпадения

26 опрокидывает триггер 14. Положительный

300957 потенциал с выхода «О» триггера 14 теперь запирает диод Л и транзистор 29 коммутатора 11, обеспечивая поя вление на шине U, напряжения источника 10.

Кроме того выходные потенциалы с выходов «О» и «1» триггера 14 приложены к базам транзисторов переключателя 5, но производят пе реключения лишь после того как триггер 15 возвратится в исходное состояние положительным импульсом через диод 28 с выхода

«О» триггера 14. Отрицательный потенциал с диода 24 приложен к выходу операционного усилителя 4 и обеспечивает появление на незаземленной шине 7 источника 8 через некоторое время положительного опорного уровня

+ Uo. Запирающее на пряжение, приложенное к переходам база — коллектор транзисторов переключателя 2 теперь определяется разностью напряжений U> — U, и практически составляет 0,5 — 1 в.

Преимущество предлагаемой схемы заключается в том, что запирающее напряжение на переходах база †коллект транзисторов переключателей 2 при обеих полярностях U,- (благодаря коммутатору 11) и в режиме переключений полярности (благодаря положению «О» переключателя 5) не превышает величины напряжения U>, которое должно быть на 1 — 2 в больше U, и не должно превышать допустимого запирающего напряжения U3, т. е. в поп. предложенном цифровом вольтметре

Uo---. Uз — (1 — 2) в доп.

Например, при U, =-12 в (например, у пои. транзисторов ПЗО) величина .опорного напряжения может составлять

U 10 — 11 в.

Из сравнения значений Uo для известных цифровых вольтметров и значений К, для предложенного вольтметра видно, что для одного и того же типа транзисторов (с одинаковым U-. ) напряжение опорного источника поп.

10 в предлагаемом вольтметре может быть, например, в два раз оольше, а относительная погрешность, обусловленная остаточнымп напряжениями насыщенных транзисторов переключателей соответственно в два раза меньше.

Предмет изобретения

Цифровой вольтметр, содержащий дискретный делитель, резисторы которого коммутнруются транзисторными, переключателями, опорный источник напряжения с переключателем полярности, разрядные триггеры с источником напряжения запирания, блок управления с триггером знака, управляющим переключателем полярности, сравнивающее устройство, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, обусловленной остаточными параметрами насыщенных транзисторов переключателей, он содержит коммутатор, управляемый триггером значка блока управления, причем .общая клемма коммутатора соединена с шиной заппрания напряжения разрядных триггеров, две другие клеммы подключены соответственно к источнику напряжения за пирания н к заземленной шине, а

TpcTbH клемма переключателя полярности соединена с заземленной шиной.

300957

Рие. 2

Составитель В. Д. Махнанов

Редактор Л. А. Утехина Техред Л. Л. Евдонов Корректор Е, Н. Миронова

Заказ 166/660 Изд. № 492 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров С(СР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»