Устройство для измерения отношениядвух переменных напряжений

 

())) 834550

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву

/ (22)Заявлено 11,03.79 (21) 2735074/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

0 О! К 19/10

Геаударетвеккв)к кемктет

СССР кв делам кзабретенкй в аткрыткк

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 31.05.81 (53) УДК621.317. .7(088.8) (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ

ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроиз- . мерительной технике и может быть использовано при контроле параметров линейных интегральных схем, определяемых через отношение напряжений, в частности коэффициента преобразова5 ния, амплитудно-частотной характеристики, коэффициента подавления синфазной помехи, входного и выходного с опр отивл е ни й.

20 р ения .

Известно также устройство для измерения отношения двух переменных напряжений, содержащее контур стабилизации одного из параметров переменного напряжения, состоящий из соединенных последовательно регулируемого элемента, детектора стабилизируемого параметра напряжения, ключа, элемента сравнения с подключенным к нему источником эталонного напряжения и элемента памяти, подключенного к управляющему входу регулируемого элемента, и вольтметра постоянного напряжения, подключенного к выходу детектора 2 В данном устройстве стабнлизируемый параметр напряжения-делимого и напряжения -делителя детектируется одним и тем же детектором.

Недостатками устройства являются низкая точность измерения, так как

Из в ес тно ус тр ой с тв о для и з мер ения отношения двух переменных напряжений, содержащее контур стабилизации одного из параметров переменного напряжения, 25 состоящий из последовательно соединен)ных регулируемого элемента переклю1 чателя, детектора и элемента срав нения с подключенным к нему источником эталонного напряжения, который соединен с управляющим входом регулируемого элемента, причем к выходу . переключателя подключен вольтметр переменного напряжения (13, Недостаток известного устройства заключается в низкой точности изме4S

3 83455 диапазон измеряемых без переключений во входных цепях отношений определяется динамическим диапазоном детектора, в котором погрешность от нелинейности его функции преобразования меньше заданного значения.

Цель изобретения — повышение точности путем устранения влияний нелинейности функции преобразования детектора на функцию преобразования устрой- ц ства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения двух переменных напряжений, содержащее первый регулируемый эле- 15 мент, последовательно соединенные детектор и элемент сравнения с подклю ченным к нему источником эталонного напряжения, элемент памяти, подключенный к управляющему входу первого 20 регулирующего элемента, вход которого соединен со входной шиной, введены второй регулируемый элемент, два переключателя, фильтр низких частот на выходе устройства и элемент управления, причем первый и второй выходы элемента управления подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственно, выход первого регулируемого элемен30 та соединен с первыми входами второго регулируемого элемента н первого переключателя, второй вход второго регулируемого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а

35 его выход - ко второму входу первого переключателя и к фильтру низких частот первый выход второго переключателя подключен к входу запоминающего элемента, второй выход — к управляющему входу второго регулируемого элемента, его вход соединен с выходом элемента сравнения, а выход

9ервого переключателя соединен со входом детектора.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения отношения двух переменных напряжений.

Устройство содержит регулируемый элемент 1, выход которого соединен со входной, шиной, а его управляющий вход - с выходом элемента 2 памяти и ,.с первым входом второго регулируемого элемента 3, управляющий вход которого

5S соединен с одним из выходов переключателя 4, подключенного первым выхо" дом ко входу элемента 2 памяти. Пер0 а вые входы регулируемого элемента 3 и переключателя 5 соединены между собой, а выход регулируемого элемента

3 соединен со вторым входом переключателя 5 и подключен к фильтру 6 низкой частоты, причем управляющий вход переключателя 5 подключен к первому выходу элемента 7 управления, второй выход которого подключен ко входу переключателя 4. Вход детектора .

8 подключен к .выходу переключателя 5, а выход соединен с первым входом элемента 9 сравнения, подключенного вторым входом к источнику 10 эталонного напряжения и ко второму входу регулируемого элемента 3, а выходом — ко входу переключателя 4.

Устройство работает в два такта, В первом такте на вход регулируемого элемента 1 поступает напряжение-делимое, с выхода которого через первый переключатель 5 напряжение поступает на вход детектора 8. Выходное напряжение детектора 8, пропорциональное значению напряжения на его входе, например его среднеквадратическому значению, поступает на вход элемента 9 сравнения, где сравнивается со значением этапонного напряжения источника 10. Напряжение рассогласования с выхода элемента 9 сравнения через второй переключатель 4 и элемент 2 памяти поступает на управляющий вход регулируемого элемента 1 и изменяет его коэффициент преобразования до тех пор, пока разность значений напряжений на входах элемента сравнения не станет пренебрежимо малой.

Во втором такте переключатель 4 по команпе элемента 7 управления подключает выход элемента 9 сравнения к управляющему входу регулируемого элемента 3, а коэффициент преобразования регулируемого элемента 1 с помощью элемента 2 памяти сохраняется таким же, как и в первом такте.

Переключатель 5 по команде с элемента 7 управления подключает ко входу детектора 8 выход регулируемого элемента 3. Таким образом образуется контур стабилизации значения одного . из параметров напряжения-делителя, подаваемого на вход регулируемого элемента 1, причем в качестве регулируемого теперь выступает регулируемый элемент 3. На дополннтельыай вход последнего поступает эталонное напряжение от источника l0 а фильтр 6.

834550 низких частот, подключенный к выходу регулируемого элемента 3, служит для выделения постоянной составляющей его выходного напряжения. Значение напряжения на выходе фильтра 6 пропорционально значению отношения выбранных параметров напряжения-делимого и напряжения-делителя.

Рассмотрим соотношения, описывающие работу устройства. Обозначим зна- 10 чения коэффициентов преобразования регулируемых элементов ) и 3 через

К и К соответственно. Для определенности считаем, что стабилизируется среднеквадратическое значение пере- 1$ менных напряжений. К линейности функции преобразования детектора 8 никаких требований не предъявляется, необходимо лишь, чтобы функция была монотонна. Обозначим ее через V(U ), 20 где U - среднеквадратическое значение напряжения на входе детектора 8, В первом такте при подаче на вход устройства напряжения-делимого 01 имеющего среднеквадратическое значе— ние Ц, значение напряжения Uq на и выходе детектора 8 определяется по формуле

О„К =0 К„К, ° . откуда

3$ (Х}

40 ч(ц„к„)=о, г

Формула изобретении устройство для измерения отноше. ния, двух переменных напряжений,содержащее первый регулируемый зпемент, последовательно соединенные детектор н элемент сравнения с подключенным к нему источником эталонного нанряження, элемент памяти, подключенный к управляющему входу иервого регуннрую. щего элемента, вход которого соединен

: со входной анной, о т л н ч а ющ е е с я тем, что, с целью повывеЦ . = Ф{ U К.1К2),(ф) $0

С йомощью контура стабилизации с регулируемым элементом 3 устанавливается равенство(2} откуда с учетом (4) имеем $$

Ч((!тК 1(2) 4 (5) u = ®„к,1

В элементе 9 сравнения значение

Ц сравнивается со значением напряжения Ц источника 10 и коэффициент преобразования регулируемого элемента 1 изменяется до тех пор, пока разность между 0> и О! не станет пренебрежимо мала. Тогда можно записать:

Ъ 4 откуда с учетом (1) имеем г

Во втором такте на вход устройства подается напряжение-делитель 02

: со среднеквадратнческим значением Ц

Прн этом значение 0> определяется равенством

Из (3)н (5) следует, что независимо от степени линейности функщин М(О) достаточно ее монотонности, чтобы было справедливо равенство

Напряжение источника !О поступает на вход регулируемого элемента 3, нэ« меняется в нем в К pas и выделяется фильтром б нэ его выходного напряжения, Таким образом, значение выходного напряжения фильтра 6 U равно

4. 2- 4 Uy

Ц

Из полученного выражения, определяющего функцию преобразования устройства, следует, что значение коэффициента К преобразования регулируемого элемента 1 не влияет на значение выходного напряжения устройства. Наиболее же существенным является то, что на значение коэффициента преобразования устройства не влияет степень линейности функции 9 (Q) детектора 8.

В обоих тактах с помощью контура стабилизации на входе детектора 8 устанавливается напряжение с одним и тем же среднеквадратическим значением, что следует из f3 )и (5 ). Такой детектор, работающий "в однЬй точке" своей функции преобразования, можно выполнить весьма точным.

Наличие в устройстве элементов и 3 исключает необходимость в установке делителей или аттекоаторов на входе устройства, что не только упрощает конструкцию прибора, но и повыпает точность измерею я. Кроме того, отсут- . ствие необходимости выбора предела измерения ускоряет процесс измерения.

834550

Составитель Д. Ходырев

Редактор А. Лежнина Техред Т.Наточка Корректор 1" Назарова

Заказ 4095/68 Тираж 732 Подпи с но е

ВНИИПИ Госчдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 ния точности измерения путем устранения влияний нелинейности функции преобразования детектора на функцию преобразования устройства, в него введены второй регулируемый элемент, два переключателя, фильтр низких частот на выходе устройства и элемент управления, причем первый и второй выходы элемента управления подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственно, .выход первого регулируемого элемента соединен с первыми входами второго регулируемого элемента и первого переключателя, второй вход второго регулируемого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а его выход; — ко второму входу первого переключателя и к фильтру низких частот, первый выход второго переключателя подключен к входу запоминающего элемента, второй выход — к управляющему входу второго регулируемого элемента, его вход соединен с выходом элемента сравнения, а выход первого переключателя соединен со входом

1О детектора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 29 13668, 1S кл. 324-140, опублик.1959.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 389463, кл. G 01 В 49/10, 050773.