Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников в напряжение

СОЮЗ СОВЕТСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИИ 125098 4 С 01 К 27/ ДЕТЕЛЬСТВ етров трех вухполюсни яется повы еще ние ия постав ведены тр ния пульсов,щий генераидаль ныхилители 3 элеменранения,нты 5 и 6Работа препюрами форенными Ь ПАРАМЕТРОВ ТРЕХНСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИ(54) ПРЕОБРАЗОВАТ ЭЛЕМЕНТНЫХ НЕРЕЗО КОВ В НАПРЯЖЕНИЕ (57) зобретение тельной технике и тносится к измер может быть испол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) Авторское свидетельство СССР В 817608, кл. С 01 К 27/02, 1979.Авторское свидетельство СССР У 800899, кл. С 01 К 27/02, 1978. эовано для измерения парам элементных нерезонансных д ков. Целью изобретения явл шение быстродействия и упр образователя. Для достижен ленной цели в устройство в тий элемент выборки и хран нератор трапецеидальных им На чертеже показаны задаю тор 1, генератор 2 трапеце импульсов, операционные ус и 4, исследуемый двухполюс ременный резистор 6, резис вычитающий блок 9, ключ 10 ты 11, 12 и 13 выборки и х блок 14 управления, элеме задержки, нуль-орган 17. образователя поясняется э мируемых сигналов, привед в описании изобретения. 212509 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения параметров трехэлементныхнереэонансных двухполюсников,Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение преобразователя,На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема преобразователя параметров трехэлементных иере Оэонансных двухполюсников в напряжение; на Фиг. 2 - осциллограммы, поясняющие его работу.Преобразователь (фиг. 1) содержитзадающий генератор 1, выход которого 15через генератор 2 трапецеидальныхимпульсов подключен к входным цепямоперационных усилителей 3 и 4, причемисследуемый двухполюсник 5 включенво входную цепь усилителя 3, а переменный резистор 6 - во входную цепьусилителя 4, при этом цепи отрицательной обратной связи обоих усилителей 3 и 4 образованы идентичнымирезисторами 7 и 8, вычнтающий блок 9, 25первый вход которого соединен с выходом усилителя 3 непосредственно,а второй вход с выходом усилителя 4через ключ 10, причем выход вычитающего блока 9 подключен к информацион- ЗОным входам элементов 11 - 13 выборкии хранения, управляющий вход элемента 13 соединен с задающим генератором 1 непосредственно, а управляющиевходы элементов 11 и 12 через блок 14 Зуправления, состоящий из элементов 5и 16, задераки, К выходу элемента 11выборки и хранения подключен нуль-орган 17,На фиг. 2 приняты обозначения: 18 - импульсы на выходе генератора 2 трапецеидальных импульсов; 19 и 20 - импульсы на выходах:усилителей 3 и 4 соответственно; 21 и 22 - импульсные сигналы на выходе вычитающего блока 9 45 до и после уравновешивания по первому параметру соответственно; 23 - 25 импульсы на управляющих входах элементов 13, 11 и 12 соответственно,Задающий генератор 1, элементы 16 и 15 задержки реализованы на микросхемах серии К 218, В качестве операционных усилителей 3 и 4 вычитающего блока 9 применены микросхемы серии К 140. Элементы 11 - 13 выборки и хра нения реализованы на микросхемах серии К 140 и полевых транзисторах КП 305 Б. Генератор 2 трапецеидальных 85 3импульсов собран на транзисторах пр;,.:тивоположного типа проводимостиГТ 311 Б и КТ 313 Б. В качестве нуль-органа 17 применен цифровой вольтметр,а в качестве ключа 10 - тумблер типа ИТ.Преобразователь работает следующим образом,Импульсы 18 трапецеидальной Формыс амплитудой П , длительностью йци длительностью плоской вершины Счерез исследуемый двухполвсник 5 ипеременный резистор 6 поступают навходы операционных усилителей 3 и 4Применяя интеграл Дюамеля, можно показать, что выходное напряжениеимпульс 19 усилителя 3 на интервалах времени 0 йс с, и ,с с йцопределяется выражениями:Ц,(е)-Ц (0)ЬИ); ( 1)О (т)=и,(О)Ьт)+ ит НИТИ-Ф)й,(2)где Ь(с) - переходная Функция усилителя 3 по напряжению,- переменная интегрирования,Иэобрааение переходной функцииЬ(Р) можно определить из известногосоотношения:К К 1+РС(1 Ь+Кю)Ь(Р)----- - - , (3)Р Е(Р) Р К,(1+РКдС)где Р - оператор Лапласа;К - сопротивление образцовогорезистора 7; К 1 ь КгтС - параметры исследуемого двухполюсннка 5;К(Р) - полное сопротивление двухполюсника 5, выраженноев оперативной Форме.Выражению (3) во временной области соответствует оригинал:1К ( - +е 11 с ). (4)о К К В соответствии с (1), (2) и (4) выходное напряжение усилителя 3 на интервалах времени 0 4 сг, и йС 6ноП (г;)=П К ( - + е)-оК ."т (5)г0 (С)=Ц К ( - + - е 1 ГтГ) - ; К ито о К Ко 1с Ь1х(е-с )+С(1-е фто ) . (6)К, 4Аналогично моано показать, что выходное напряжение - импул.с 20 усилителя 4 на соответствующих интервалах времениц 4 (с) -ц К /К;Ц =Ц, К,/К-Ц, (- ), где К - сопротивление переменногорезистора 6; 5К - сопротивление образцовогорезистора 8, равное сопротивлению резистора 7.Из (5) следует, что после окончания переходных процессов в установив-о шемся режиме с учетом того, что заведомо выбрано й К С; С -С,эК С выходное напряжение определяется параметром К.Ц, =Ц, К,(К, .(9)Так как в исходном состоянии ключ 10 разомкнут, то выходное напряжение - импульс 19 вычитающего блока 920Это напряжение запоминается элементом 11 выборки и хранения, который управляется напряжением - сигналом 22 с выхода элемента 15 задержки (. м К С), Затем ключ 10 замыкаЪется и на второй вход вычитающего блока 9 поступает напряжение с выхода усилителя ц. Выходное напряжение вычитающего блока 9 определяется разностью напряжений иа его входах9( ) 1( ) 4(После окончания переходных процессов в установившемся режиме на интервале 0 ййг35(10)9( ) о КОК Цо КоКИзменяя сопротивление К переменного резистора 6 добиваются равенства нулю выходного напряжения (10) вы 4 О читающего блока 9 (сигнал 22). Как следует иэ (10) это условие выполняется приК= К (11)Состояние равновесия фиксируется 45 нуль-органом 17.Выходное напряжение вычитающего блока 9 в момент подачи скачка напряжения приО, как следует из(5) и (7) с учетом выполнения условия (11)50 определяется параметром К.ц (0) Ц (0) -Ц (О) =Ц К /К, (12) Это напряжение запоминается элементом 13 выборки и хранения, который 55 управляется напряжением - импульсом 23 непосредственно с выхода. задающего генератора 1. Выходное напряжение вычитающегоблока 9 после окончания переходныхпроцессов во время действия линейноизменяющейся части импульса 18 с учетом выполнения условия (11) зависиттолько от параметра Сг9( ) о о (13)4Это напряжение запоминается элементом 12 выборки и хранения, управляемого напряжением - импульсом 25с выхода элемента 16 задержки,Таким образом, напряжения (9), (12),(13) элементов 11 - 13 выборки и хранения однозначно определяют искомыепараметры К,К,С исследуемого двухполюсника 5. Эти напряжения измеряются нуль-органом 17 (цифровымвольтметром), либо непосредственновводятся в устройство для обработкирезультатов измерения.Формула изобретенияПреобразователь параметров трех- элементных нерезонансных двухполюсников в напряжение, содержащий задающийгенератор, два операционных усилителя, цепи отрицательной обратной связи которых образованы идентичными образцовыми резисторами, выход первого операционного усилителя соединен с первым входом вычитающего блока, переменный резистор,один вывод которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, два элемента выборки и хранения, ключ, нуль-орган, блок управления, два выхода которого соединены соответственно с управляющими. входами двух элементов выборки и хранения, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с корпусом, две ,клеммы для подключения исследуемого двухполюсника, одна из которых соединена с инвертирующим входом первого операционного усилителя, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и упрощения устройства, введены третий элемент выборки и хранения и генератор трапецеидальных импульсов, вход которого соединен с выходом задающего генератора, с входом блока управления и управляющим входом третьего элемента выборки и хранения, а выход соединен с вторым выводом переменного резистора и второй клеммой для подключения исследуемого двухполюсника, выход второго операционного усилителя125 О 9 В 5 Ькоторых являются выходами преобразователя, выход первого элемента выборки и хранения соединен также с входом нуль-органа. через ключ соединен с вторым входомвычитающего блока, выход которогосоединен с информационными входамиэлементов выборки и хранения, выходы Составитель Л,Фоминаактор Л,Пчелинская Техред ЛСердюкова Корректор к ч 05/41 Тираж 728 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, РаушскаяЗака 1 одписноета СССР крьтиинаб д. зводственно-полиграфическое предприятие, г,ужг Пр ул,Проектная, ч