Устройство для измерения частоты
ОП ИСАНИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
<1>,871094
Союз Советск ни
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (5I)M. Кл. (22)Заявлено 26.12.78 (21) 2702754/18-21
G 01 R 23/06 с присоединениект заявки М (23) Приоритет
3Ъеударетееиый комитет
СССР по делам иаебретений и открытий
Опубликовано 07.10 ° 81 ° Бюллетень М 37
Дата опубликования описания 07.10.81 (53) УДК 621.317. .76(088.8)
1 (72) Авторы изобретения. N.Á.ËåéòìàH и В.Д.Савчен
1
Смоленский филиал Московскогс) ордена Ленина энергетического института (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме кение в информационно-измерительных системах.
Известны конденсаторные измерители частоты (1 ).
Конденсаторные частотомеры, обладая высокой температурной стабильностью, имеют и ряд существенных недостатков. К их числу относятся невысокая точность, малый выходной ток и высокое выходное сопротивление.
Наиболее близко к предлагаемому частотомерное устройство компенсационного типа с унифицированным выходом по напряжению, содержащее формирователь управляющих напряжений, источник опорного напряжения, соединенный с конденсаторным частотомером, состоящим из двух ключей и двух эталонных конденсаторов, выход-которого соединен со входом фильтрующего усилителя постоянного тока (2 }.
Недостатком этого устройства является низкая точность измерений, обусловленная малым выходным током, а также инерционностью ключей, которая приводит к тому, что во время переключения оба ключа некоторое время находятся в замкнутом состоянии и через них проходит значительный сквозной ток, величина которого определяется нелинейным и нестабильным
10 сопротивлением ключей.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник йостоянного напряжения, формирователь управляющих напряжений, эталонный конденсатор, два ключа, фильтрующий усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены формирователь задержек, вход которого соединен с выходом формирователя управляющих напря87 жений, и два ключа, соединенные с двумя основными ключами по мостовой схеме, в одну из диагоналей которой включен эталонный конденсатор, один из выводов другой диагонали мостовой схемы подключен к положительному выводу источника постоянного напряжения, другой вывод диагонали подключен ко входу фильтрующего усилителя постоянного тока, а управляющие входы ключей соединены с выходами формирователя задержки.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для измерения частоты, на фиг. 2 — временные диаграммы.
Устройство содержит формирователь
1 управляющих напряжений, формирователь 2 задержки, конденсаторный частотомер 3, состоящий из ключей 4-7, соединенных IIQ мостовой схеме, в диагональ которой включен эталонный конденсатор 8, источник 9 постоянного опорного напряжения, фильтрующий усилитель 10 постоянного тока, в состав которого входят резистор 11, входной конденсатор 12, операционный усилитель 13.
Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение ОВ1 (фиг. 2, в ) при помощи формирователя управляющих напряжений 1 преобразуется в симметричные импульсы прямоугольной формы (фиг. 2,б,в ).B случае, если входное напряжение уже имеет форму симметричных прямоугольных импульсов, блок 1 из схемы может быть исключен. Выходные напряжения блока 2 (фиг. 2,г,д), также представляющие собой прямоугольные импульсы, управляют работой ключей 4-7, причем отпирание ключей происходит при отрицательном управляющем напряжении, а запирание — при положительном. Как видно из временных диаграмм (фиг.2,г,д в течение промежутка времени + после начала каждого полупериода LI>< на обе пары ключей подается последовательное управляющее напряжение, тем самым, исключается возможность их одновременного:замыкания. В один из полупериодов конденсатор 8 заряжается от источника 9 опорного напряжения через замкнутые ключи 4, 7; ключи 5, 6 в это время разомкнуты. В другой полупериод ростояние ключей изменяется, и конденсатор 8 перезаряжается через замкнутые ключи 5, 6; ключи 4, 7 в это время разомкнуты.
ВЬК СР "ОС <+К ® где Кр- козффиц ент у. ения разомкнутой системы. ,Пля Т«< Гср
0АТ
Tñð т
0 где 1 =1/$ — период входного напряжения.
Полагая, при большом коэффициента усиления усилителя 10, 6,9=0, а также, что конденсатор 8 успевает за вре мя полупериода 0,5 1 полностью перезарядиться, т.е. напряжение на его обкладках к концу полупериода равно выходному напряжению 11 „ источника
9, получаем:
З ., " ЦУО<>11 С (1-С ) где R сопротивление двух замкнутых в данный полупериод ключей;
C"- CR — постоянная времени цепи кл перезаряда.
Благодаря такому сопротивлению замкнутых ключей 0,5 Т >) 3 следовательно, 45 ср=4 оп - в„Подставляя это значение Т в 11), находим
Кр )ВЫХ ОП. OC SX + К .
При этом Кр>)1
Эьф ОР Ос SK т.е. выходное напряжение устройства прямо пропорционально частоте
Ss входного напряжения и не зависит о от параметров усилителя 13.
Введение дополнительно двух ключей и формирователя задержек позво1094 Ц
Ток перезаряда конденсатора 8 (фиг.2,е) является входным током фильтрующего усилителя 10 постоянного тока с параллельной отрицатель ной обратной связью через резистор
ll. Конденсатор 12 подавляет высшие гармоники и выделяет постоянную составляющую «Ñð тока. Ток «ср сравнивается с током обратной связи «ос, to протекающим по резистору обратной связи l,l. Разность токов создает напряжение разбаланса Ь0, которое усиливается усилителем 13.
Выходное напряжение частотомера
5 87 лило уменьшить погрешность устройства по сравнению с известным устройством (2 ) в 3 раза за счет увеличения вдвое выходного тока конденсаторного частотомера и исключения такого состояния ключей, когда они одновременно замкнуты.
Формула изобретения
Устройство для измерения частоты, содержащее источник постоянного напряжения, формирователь управляющих напряжений, эталонный конденсатор, два ключа, фильтрующий усилитель постоянного тока, выход которого является выходом устройства, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены формирователь задержек, вход которого соединен с выхоl 094 6 дом формирователя управляющих напряжений, и два ключа, соединенные с двумя основными ключами по мостовой схеме, в одну из диагоналей которой включен эталонный конденсатор, одни из выводов другой диагонали подключен к положительному выходу источника йостоянного напряжения, другой вывод диагонали подключен ко входу фильтруto ющего усилителя постоянного тока, а управлякщие входы ключей соединены с выходами формирователя задержек. >
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Полулях К.С. Электронные измерительные приборы. М., Высшая школа
1966, стр. 208-220.
2. Лейтман М.Б; Частотомерное устройство компенсационного типа с унифицированным выходом по напряжению.
Известия вузов, "Приборостроение",,В. 6, 1974, с. 18-23 (прототип1.
871094
Составитель Л.Плетнева
Редактор Б.Федотов Техред М,Рейвес Корректор С.Шекмар
Заказ 8430 18 Тираж 735 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
