Зарядовый калибратор

(54) ЗАРЯД (57) Изобр рительной польэован тельных к кими перви Цель иэобр РАТ ОВ изметение относи ехнике и мож ть ис меридля калибровкиналов с пьезоэле лями. точно чными преобразова етения - повышени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБ(21) 3783197/ (22) 20, 08. 84 (46) 15.04,86 (72) В.М.Волк и О.Б.Коростел (53) 621.371( (56) Авторско У 976412, кл.Техническое на калибратор 1 ИБТЮМЕЮТЕ Ас ти калибратора. Устройство содержитмультивибратор 1, блок 2 формирования сигнала, делитель 3 напряжения,батарею 4 пассивных двухполюсников,выходной селектор 5 каналов, дифференциальный усилитель 6, повторитель 7 напряжения, операционный усилитель 8 и пассивные двухполюсники9 и 10. Введение в устройство операционного усилителя, повторителя напряжения, дифференциального усилителя и двух пассивных двухполюсников, выполненных соответственно ввиде активного сопротивления и параллельно соединенных резистора иконденсатора, устраняет зависимостькоэффициента передачи калибратораот сопротивления нагрузки. 1 э.п.ф-лы. 1 ил.1224757 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки измерительныхканалов с пьезоэлектрическими первичными преобразователями, 5Цель изобретения - повышение точности калибратора за счет устранения зависимости коэффициента передачи калибратора от сопротивления нагрузки.На чертеже изображена блок-схемазарядового калибратора.Зарядовый калибратор содержитпоследовательно соединенные мультивибратор 1, блок 2 формирования 15сигнала и делитель 3 напряжения,батарею 4 пассивных двухполюсников,выходной селектор 5 каналов, дифференциальный усилитель 6, повторитель7 напряжения, операционный усилитель 8 и пассивные двухполюсники 9и 10, причем выход делителя 3 напряжения через пассивный двухполюсник10 подключен к инвертирующему входуоперационного усилителя 8 и входу 15второго пассивного двухполюсника 9,второй вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя б,инвертирующий вход которого черезповторитель 7 напряжения подключен к ЗОвыходу батареи 4 пассивных двухполюсников и входу выходного селектора 5 каналов, а неинвертирующийвход дифференциального усилителя бподключен к другому входу батареи 4пассивных двухполюсников и выходуоперационного усилителя 8, неинвертирующий вход которого подключен кобщей шине,ношение 0 и) г Ы+О йиЛ 7, лдЛ,:к,ода.:к,ддо(С 1) Зарядовый калибратор работает40 следующим образом,Источник питания формирует необ 1ходимые питающие напряжения для активных элементов калибратора. Мультивибратор 1 генерирует последовательность тактовых импульсов для блока 2 формирования сигнала. Блок 2 формирует калибровочное напряжение з 4 данной формы (например, прямоугольные импульсы положительной полярнос ти), амплитуда которых регулируется делителем 3 напряжения, Это напряжение преобразуется в эквивалентный па величине заряд с помощью батареи 4 пассивных двухполюсников. Масштаб преобразования определяется выбором соответствующего пассивного элемента в батарее, Заряд, перезаряжающий емкость в пассивном элементе батареи 4, протекает через нагрузку (не показана), выбираемую посредством селектора 5 каналов. Напряжение между полюсами батареи 4, изменение которого определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки, контролируется с помощью дифференциального усилителя б, Повторитель 7 напряжения предотвращает утечку заряда через вход усилителя б. Операционный усилитель 8 регулирует напряжение на батарее 4 в соответствии с подаваемым с делителя 3 напряжением калибрбвки. Отрицательная обратная связь обеспечивается пассивными двухполюсниками 9 и 10.Передаточные функции зарядового калибратора определяются соотношением полныхсопротивлений пассивных двухполюсников.Пусть "; - напряжение на выходе-го блока, а 7. - полное сопротивление-го двухполюсника в операторной Аорме. Обозначим через К 8(,1 передаточную функцию усилителя 8. К 6 и К - передаточные функции по неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя 6, а передаточную функцию повторите. ля 7 напряжения через К,Ь д). Для усилителя 8 справедливо соотгде - напряжение на выходе усилителя 8Учитывая, что ь "ф) в ь ь " т ь фсоотношение (1) преобразуется к виду(6 Л): 2(эх) г,(и К,(доз) 9 9г и 3)=13 и. С 1,)оЗ Г Учитывая также высокое входноесопротивление повторителя 7, можнозаписать, что Поскольку современные операционныеусилители имеют следующие типовыепараметрыК Ьс э):ю" 10 (60 дь) К (дцЭ)=1+10к,й Л) (5) то первыми двумя слагаемыми .знаменателя можно пренебречь, в результате чего получим ОЬ7., о 3)Отсюда следует, что устройствоявляется генераторомтока, величинакоторого не зависит от нагрузки При этом не трудно обеспечить следующие величины комплексных сопротивлений двухполюсников: с помощью параллельно включенных сопротивления К и емкости С.-й, (8)"д)С при последовательном включении сопротивления Ки емкости С.Тогда ток в нагрузке будет равенО9 Ей . = н с Я(1, зт)(1, т,1;(, ) " й 4где У (- сопротивление нагрузки, а напряжение О(соответствует напряжению на нагрузке, так как в селекторе 5 падение напряжения отсутствует.Сравнивая (3) и (2), получим: 20 что эквивалентно формированию заря- да О9Ьо К (30 ) "оа( -)=25 (1 ЗТ)(1)т,) Передаточная функция такого калибратора не зависит от 2 в отличии от передаточной функции известного калибратора,30 Выбор параметров знаменателя (10)позволяет ограничить сверху частотный диапазон работы калибратора иобеспечивает устойчивость работы.Погрешность от влияния нагрузки,определяемая первым слагаемым взнаменателе формулы (4), составляетприблизительно 0,017. от отношениян- в соответствии с, предположениемЕ40 (5), в то время как в прототипе онаравна 1007Использование предлагаемого зарядового калибратора позволяет многократно повысить точность измерения 45 физических параметров с помощью пьезоэлектрических датчиков. Формула изобретения 50 1. Зарядовый калибратор, содержащий выходной селектор каналов, мультивибратор, выход которого через блок формирования сигнала, управляющий вход которого является управляющим 55 входом калибратора, подключен к входуцелителя напряжения, и батарею пассивных двухполюсников, первый вывод которой соединен с входом выходного12247 Составитель А.ЗаборняРедактор А,Ревин Техред И.Гайцош Корректор Л.Патай Заказ 1948/46Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5селектора каналов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем компенсации влияния полного сопротивления нагрузки, в него введены операционный усилитель повторитель напряжения, дифференциальный усилитель, первый и второй пассивные двухполюсники, первые выво. ды которых подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, 1 О неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход " с вторым выводом батареи пассивных двухполюсников и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, инвертирую щий вход которого через повторитель напряжения связан с входом выходно 57Ьго селектора каналов, и выход - с вторым выводом второго пассивного двухполюсника, причем второй вывод первого пассивного двухполюсника подключен к выходу делителя напряжения,2. Калибратор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы, первый пассивный двухполюсник выполнен в виде активного сопротивления, второй пассивный двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора, а каждый элемент батареи пассивных элементов выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора,