Импульсный вектормер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«о 748260 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 121277 (21) 2553574/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 150780. Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 18.07,80 (51)М. Кл.

G 01 R 19/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) ÓÄÊ 821. 317. 7 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.С. Дмитриев и В.И. Католиков (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (54) ИМПУЛЬСНЫЙ BEKTOPNEP

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для расширения диапазона рабочих частот и повышения точности .измерения вектормерных устройств. 5

Известны прямоугольно-координатные вектормерные устройства, используемые

-в электроизмерительной технике, содержащие два канала каждой ортогональной координаты, последовательно соеди-10 ненные источник измеряемого сигнала, ключи, сумматор и измерительный прибор, и в цепи опорного источника сигнала усилители ограничители, инверторы и триггеры (1) . 15

Однако такие устройства сложны, аак как содержат по несколько ключей, инверторов и триггеров B каждом канале. 20

Наиболее близким техническим реше- . нием к предложенному является вектормерное устройство, содержащее компараторы, триггер, ключевые синхронные детекторы синфаэного и квадратурного 25 каналов, индикаторные устройства и источник опорного напряжения, выход которого через компараторы и триггер подключен ко входам ключевых синхронных детекторов, выходы последних под- 30 ключены ко входам индикаторных устройств соответственно (2) .

Данное вектормерное уСтройство обладает беэ перестройки и переключений узким диапазоном рабочих частот, эа пределами которого резко возрастает погрешность измерения, связанная со смецением опорной системы координат вследствие временного запаздывания фронтов управляющих импульсов в компараторах и триггерах.

Цель изобретения — устранение влияния запаздывания управляющих импульсов, т.е. расширение диапазона рабочих частот и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный вектормер содержащий компараторы, триггер, ключевые синхронные детекторы синфаэного и квадратурного каналов, индикаторные устройства и источник опорного напряжения, выход которого через компараторы и триггер подключен ко входам ключевых синхронных детекторов, выходы последних подключены ко входам индикаторных устройств соответствен- но, введены дополнительный канал измерения фазового смещения фронтов опорных импульсов, состоящий иэ до748260 полнительного синхронного детектора и интегрирующего усилителя, и управляющего фазосдвигающего устройства, включающего операционный усилитель, конденсаторы, резисторы, полевой транзистор и источник питания, при этом вход устройства подключен к инвертирующему входу операционного усилителя через один из упомянутых резисторов, а к неинвертирующему через два последовательно соединенных упоминаемых конденсатора, между которыми подключен сток полевого транэнстора и другой резистор; второй выход которого подсоединен к источнику питания, выход операционного усилителя соединен с измерительными входами 15 .ключевых синхронных детекторов синфазного и квадратурного каналов, опорный вход, ключевого синхронного детектора квадратурного канала и источник опорного напряжения соединены Щ соответственно с опорном и измеряемым входами дополнительного синхронного детектора, выход которого через интегрирующий усилитель соединен с затвором полевого транзистора, исток которого подключен к общей шине.

На чертеже представлена функциональчая схема измерительного устройства .

Импульсный вектормер содержит компараторы 1, 2,триггер 3, синхронные детекторы 4, 5, 6,-интегрирующий усилитель 7, полевой транзистор 8, конденсаторы 9, 10, операционный усилитель 11, резисторы 12, 13, 14 и индикаторные устройства 15, 16.

Устройст о работает следующим образом.

Опорное напряжение от источника

17 опорного напряжения поступает на входы двух компараторов 1 и 2, фор- 40 мирующих прямоугольные импульсы напряжения. Компараторы 1, 2 формируют фронты выходных импульсов в моменты равенства переменного выходного напряжения и постоянного напряжения.

-Причем величина напряжения зависит от амплитуды входного напряжения и формирует внутри.компаратора таким образом, что длительность входного импульса(например компаратора 1) ?„ = 4Эс -4)с сопье для любого значения частоты и амплитуды выходного .напряжения в пределах рабочих диапазонов этих величин.

Выходные импульсы.комнараторов

1 2 управляют работой триггера 3 с раздельными входами, который формирует импульсы, смещенные относительно импульсов компаратора на четверть периода.

Выходные импульсы компараторов . 60

1, 2 и триггера 3 управляют работой ключевых синхронных детекторов 4, 5 оинфазного и квадратурного кайал»ов.

Эти синхронные детекторы формируют напряжения, постоянные составляющие 65 которых соответствуют действительной и мнимой составляющим измеряемого на пряжения, поступающего от источника

18 измеряемого напряжения на вход устройства. Величины этих напряжений (постоянных составляющих) измеряются индикаторными устройствами 15, 16..

Дополнительный синхронный детектор 6 формирует напряжение, постоянная составляющая которого зависит от величины запаздывания фронтов управляющих импульсов квадратурного канала. Оно равно нулю, если запаздывание отсутствует и увеличивается, если запаздывание нарастает. Постоянная составляющая этого напряжения усиливается интегрирующим усилителем 7 и управляет работой фазосдвигающего устройства, состоящего из операционного усилителя 11, конденсаторов 9, 10, резисторов 12, 13, 14 и полевого транзистора 8, который работает в качестве управляемого резистора. С увеличением положительного напряжения на его затворе уменьшается величина сопротивления между истоком и стоком.

Вследствие действия цепи, образованной конденсатором 9 и сопротивлением исток-сток полевого транзистора 8, напряжение на выходе операционного усилителя 11 отстает по фазе от напряжения на его входе, причем величина отставания определяется напряжением на выходе интегрирующего усилителя 7 (поворот фазы операционным усилителем на 180 во внимание не принимается, так как он постоянен и может быть учтен). Конденсатор 10 разделительный, имеет емкость значительно большую, чем конденсатор 9 и на величину фазового сдвига практически влияния не оказывает. Резистор 12 является нагрузкой полевого транзистора по постоянному току.

С увеличением запаздывания фрон-. тов управляющих импульсов в опорном канале вектормера увеличивается и запаздывание измеряемого напряжения на измерительных входах синхронных детекторов 4, 5. При этом погрешность измерения, определяемая запаздыванием фронтов управляющих работой синхронных детекторов, импульсов от частоты, в значительной степени уменьшается.

Кроме того, вследствие индентичности синхронных детекторов 4, 5 и 6, изобретение устраняет влияние не только запаздывания управляющих импульсов в компараторах и триггере вектормера, но и запаздывание, определяемое ключами 4, 5 вследствие их насыщения.

Изобретение позволяет расширить диапазон рабочих частот вектармера при сохранении той же погрешности измерения в 10-15 раз. В диапазоне частот известного вектормера иэобрете/

74а260

Формула Изобретения

Импульсный вектормер, содержащий компараторы, триггер, ключевые синхронные детекторы синфаэного и квадратурного каналов, индикаторные устройства и источник опорного напряже ния, выход которого через компарато- ры и триггер подключен ко входам ключевых синхронных детекторов, выходы последних подключены ко входам индикаторных устройств соответственно, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения точности измерения, в. него введены дополнительный канал измерения фазового смещения опорных импульсов, состоящий иэ до- 20 полнительного синхронного детектора и интегрирующего усилителя, и управляю.цего фазосдвигающего устройства, включающего операционный усилитель, конденсаторы, резисторы, полевой транзистор и источник питания, при этом вход устройства подключен к инй

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

25 9 479041, кл. G Ot К 19/14, 13.11.72.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 231661, кл. G 01 R 1177//0022, 31.03.67.

t7

Составитель Ф. Цареградский

Редактор О. Колесникова Техред М.Кузьма Корректор Г. Назарова

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4351/10

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние позволяет повысить точность измерения почти на порядок. вертирующему входу операционного усилителя через один из упоминаемых резисторов, а к неинвертирующему — через два последовательно . соединенных упоминаемых конденсатора, между когорыми подключен сток полевого транзистора и другой резистор, второй выход которого подсоединен к источнику питания, выход операционного усилителя соединен с измерительными входами ключевых синхронных детекторов синфаэного и квадратурного каналов, опорный вход ключевого синхронного детектора квадратурного канала и источник опорного напряжения сое динены соответственно с опорным и измеряемым входами дополнительного синхронного детектора, выход которого через интегрирующий усилитель соединен с затвором полевого транзистора, исток которого подключен к общей шине.