Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>981903 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 16.03.81 (21) 3294744/l8-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 R 29/02

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.12. 82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15, l 2, 82 (53) УДК 621.317. .351(088.8) (72) Автор изобретения

В.П.Найденович (71) Заявитель (54) УгТРОигТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕИНОСТИ

ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре по проверке прецезионных генераторов пилообразного напряжения и тока, в аппаратуре по измерению формы и параметров периодических сигналов, в системах автоматики, Известно устройство для измерения нелинейности пилообразного напря- о жения, состоящее из двух регулируемых источников напряжения, двух компараторов напряжений > триггера, элемента совпадения > генератора счетных импульсов, делителя частоты, делительного блока и индикационного табло t.1).

Недостатком устройства является низкая точность измерений, 20

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее источники эталонного и регулируемого напряжений, подключенные к входам двух компараторов напряжений, Ко вторым входам компараторов подключен источник исследуемого пилообразного напряжения. Выход одного компаратора напряжений подключен к входу первого триггера, к другому входу .которого через элемент И подключен выход другого компаратора напряжений, Второй вход эле. мента И подключен к выходу второго триггера, один вход которого подключен к кнопке запуска, а другойк выходу первого триггера. Измерительный блок подключен к кнопке запуска и к выходу первого триггера $2).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения и ограниченный частотный диапазон, обусловленные неидентичностью уходов порогового уровня компараторов

981903

55 и невозможностью увеличения частоты повторения тактовых импульсов генератора из-за ограничений по максимальной рабочей частоте счетчиков, Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона измерений.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее компаратор напряжений, первый вход которого подключен к входной клемме устройства, а второй вход соединен с выходом источника напряжения, а первый выход компаратора соединен с первым входом элемента

И, последовательно соединенный с элементом И, формирующий триггер и управляющий триггер, превый выход которого соединен с вторым входом элемента И, измерительно-логический блок, к четвертому входу которого подключен блок запуска, введены два элемента И, два элемента ИЛИ, генератор временного интервала и компаратор длительности импульсов, причем входы второго элемента И подклю-I< Hhl соответственно к первому выходу компаратора напряжений и второму выходу управляющего триггера, а его выход — к первому входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу измерительно-логического блока, первый и второй входы которого соответствен но подключены к выходам первого элемента И и компаратора длительности импульсов, второй выход формирующего триггера подключен к второму входу компаратора длительности импульсов, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И через генератор временного интервала входы третьего элемента И подключены к первому выходу формирующего триггера и второму выходу компаратора напряжений, а выход — к первому входу второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходу блока запуска, а их выходы — соответственно к вторым входам формирующего и управляющего триггеров, второй выход измерительно-логического блока подключен к входу источника напряжения> а его первый выход соединен с выходной клеммой устройства.

1О !

4

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг ° 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Устройство содержит компаратор напряжений, источник 2 напряжения, первый элемент И 3, второй элемент

И 4, третий элемент И 5, управляющий триггер 6, формирующий триггер 7, измерительно-логический блок 8, генератор 9 временного интервала, компаратор 10 длительности импульсов, первый элемент ИЛИ 11, второй элемент ИЛИ 12, блок 13 запуска, входная 14 и выходная 15 кпеммы устройства, Устройство работает следующий обра зол<.

Блок 13 запуска формирует импульс (фиг, ?, диаграмма л I который поступает на <етвертыи вход измерительно-логическогo блока 8, а через первый 11 и второй 12 элементы ИЛИ на вторые установочные входы формирующего 7 и управляющего 6 триггеров соответственно „Г1ри этом íà втором выходе измери тельно-логического блока 8 появляется сигнал, устанавливающий на выходе источника 2 напряжения опорное напряжение с уровнем

1)0 (диаграмма а, кривая 2),а формирующий 7 и управляющий 6 триггеры устанавливаются в нулевое сос ояние (диаграммы 3, к) .

На первом выходе компаратора I напряжений формируются импульсы в случае, если пилообразное лйпряже" ние превышает напряжение ис-очника 2 напряжения (диаграмма h), На втором выходе компаратора формируются импульсы, если напряжение с выхода источника 2 напряжения превышает уровень исследуемого пилообразного напряжения (диаграмма в), Импульс, появляющийся на втором выходе компаратора 1 напряжения (диаграмма в) при изменении напряжения на выходе источника напряжения

2 от 0 до Ив (диаграмма а, кривая 2), проходит через третий элемент И (диаграмма е) и второй элемент ИЛИ 12 на второй установочный вход управляющего триггера 6, не изменяя его состояние> так как он уже быг< установлен в нулевое состояние импульсом блока 13 запуска.

Когда пилообразное напряжение (диаграмма а, кривая 1) на первом

981!

При достижении пилообразным напряжением уровня 01 (диаграмма а) на первом выходе компаратора напряжений 1 формируется импульс (диаграмма 6), а так как в этот момент времени управляющий триггер 6 находит5S

5 входе компаратора напряжений 1 достигает значения Ио, на его первом выходе формируется импульс (диаграмма б), поступающий на первые входы первого и второго элементов И 3 и 4.. S

Вторые входы первого и второго элементов И 3 и 4 соединены с выходами .управляющего триггера 6, находящегося в рассматриваемый момент времени в нулевом состоянии. Следовательно импульс с первого выхода компаратора напряжений 1 пройдет только через первый элемент И 3 (диаграмма c).

Этот импульс запускает генератор

9 временного интервала, который формирует импульсы постоянной длительности, равный 7< (диаграмма х), устанавливает в единичное состояние формирующий триггер 7 (диаграмма а)и 20 поступает на первый вход измерительно-логического блока 8. При этом на втором выходе измерительно-логического блока 8 формируется сигнал, устанавливающий с некоторой задержкой (равной 7, определяемой временем задержки йзмерительно-логического блока 8 и источника напряжения 2) на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем !1„ (диаграмма а, ЗО кривая 2). Единичный уровень со второго выхода формирующего триггера 7 (диаграмма а) поступает на первый установочный вход управляющего триг" гера 6 и переводит его в единичное у состояние (диаграмма к), При изменении напряжения на выходе источника 2 напряжения от Цо до

О.! (диаграмма а, кривая 2) на втором выходе компаратора 1 напряжений фор- щ мируется импульс (диаграмма в), ко" торый поступает на первый вход тре" тьего элемента И 5. Но, так как на второй вход третьего элемента И 5

1 поступает сигнал от первого выхода формирующего триггера 7, находящегося в этот момент в единичном состоя" нии (диаграмма а), то импульс со второго выхода компаратора 1 напряжений через третий элемент И 5 не проходит (диаграмма е) и не влияет на работу устройства, 903 6

cR в единичном состоянии (диаграмма к), то он, пройдя через второй элемент И 4 (диаграмма д) и первый элемент ИЛИ ll, устанавливает формирующий триггер 7 в нулевое состояние (диаграмма а), Кроме того, импульс с выхода второго элемента И 4, поступает на третий вход измерительно-логического блока 8, который в свою очередь, формирует на своем втором выходе сигнал, устанавливающий на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем Uo

Во время обратного хода пилообразного напряжения (диаграмма а, кривая 1) при достижении им уровня По (диаграмма а, кривая 2) на втором выходе компаратора напряжений 1 формируется импульс (диаграмма в), который, пройдя через третий элемент

И 5 (диаграмма е), так как формирующий триггер 6 находится в нулевом состоянии (диаграмма а), а через второй элемент ИЛИ 12, устанавливает управляющий триггер 6 в нулевое состояние (диаграмма к).

В следующем периоде повторения пилообразного напряжения при достижении им уровня Ив на первом выходе компаратара 1 вновь сформируется импульс, который пройдя первый элемент И 3, запустит генератор временного интервала 9, установит формиру" ющий триггер 7 в единичное состояние, поступит на первый вход измерительно-логического блока 8, вызовет появление на его втором выходе сигнала, устанавливающего на выходе источника напряжения 2 напряжение с уровнем ll> и т д

Отметим, что длительность импульсов на выходе формирующего триггера

7 (диаграмма а) определяется выражением

U1- Uo ! где И " значение напряжения на выхо1 де источника напряжения 2 в i-ом цикле измерения;

U< — опорное напряжение на выходе источника напряжения 2

К - крутизна пилообразного напряжения на измеряемом участке.

Если при постоянной длительйости импульсов 7 на выходе генератора

903

7 981

9 временных интервалов (диаграмма x) и постоянном значении U на выходе источника напряжения 2 (диаграмма а, кривая 2) задавать различные значения U" U 2 То при некотopoM

5 значении йапряжения Н будет выполняться условие = . При этом на выходе компаратора 10 длительности импульсов формируется импульс (диаграмма и), поступающий на второй вход измерительно-логического блока 8, на первом выходе которого формируется сигнал, соответствующий напряжению Ип, Тогда крутизна пилообразного напряжения на участке от

0о до U будет определяться выражением

О

К б ьg

Нахождение значения U может выполняться измерительно-логическим блоком 8 любым методом, применяемым при построении аналого-цифровых преобразователей, Задавая различные значения опорного напряжения Но, можно определить крутизну пилообразного напряжения на всех участках. После чего нелинейность пилообразного напряжения может быть найдена из математического выражения U ax. >(г 1r> й-2 пiах+ С1пi1л

Формула изобретения

Устройство для измерения нелинейности пилообразного напряжения, содержащее компаратор напряжений, первый вход которого подключен к входной клемме устройства, а второй вход соединен с выходом источника напряжения, а первый выход компаратора соединен с первым входом элемента И, последовательно соединенные с элементом И, формирующий триггер и управляющий триггер, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И, и блок запуска, соединенный с четвертым входом измерительно-логического блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения частного диапазона, в него введены два элемента И, два элемента

ИЛИ, генератор временного интервала и компаратор длительности импульсов, причем входы второго элемента И подключены соответственно к первому выходу компаратора напряжений и второму выходу управляющего триггера, а его выход — к первому входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу измерительно-логического блока, первый и второй входы которого соответственно подключены к выходам первого элемента И и компаратора длительности импульсов, второй выход формирующего триггера подключен к второму входу компаратора длительности импульсов„ первый вход которого подключен к выходу первого элемента И через генератор временного интервала, входы третьего элемента И подключены к первому выходу формирующего триггера и второму выходу компаратора, напряжений„ а выход — к первому входу второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходу блока запуска, а их выходы — соответственно к вторым входам формирующего и упрааляющего триггеров, второй выход измерительно-логического блока подключен к входу источника напряжения, а его первый выход соединен с выходной клеммой устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

470768, кл. Г 01 Р 29/00, 1973 °

2. Авторское свидетельство СССР

521530, кл, <; 01 и ?9/02, 1972 (прототип), 981903

Составитель Л. Муранов

Техред М,Надь Корректор Л, Бокшан

Реда ктор Н, Киштулинец

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9703/6 ираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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