Преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных трехполюсников в напряжение

1 вс Т КИХ Га идлистиг ских Р. УВЛИК 51)5 О 01 ИЕ ИЗО ГлГ А- ВТОРСКО МУ ВИ,ОЕТЕЛ ЬСконтрольножет быть исого измерения трехпал Осниэме ол параов( ЬЗ Я ( ф ГОСУДАРСТ ЕЕ Н-ЬЙ КОМЕТПС ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОКРЫТЛБЫГРИ ГК-Т СССР г 21) 4788897/21221 05.02.9046 15,09.92. Бюл. К. 3471) Та-анрагский научно-исследовательскии инстлтут связит72) И. . Дорух и А,П. Дорух56) Авторское свидетельства СССР М 493021, кл, Н 03 К 13/ОО, 1973,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ и ЕРЕ:ОНАН СНЬХ ТРЕХЭЛ - :"АЕНТНЫХ ТРЕХПОЛЮСНИКОВ В НАПРЯЖЕНИЯ (57) ИспОльзавание: в кантрОЛЬНО-измерительной технике для автоматлческого измеобретение относится ительиай технике и м вано для автоматлческ етрав трехзлементчых Цель О изоаретечия является повышение быстродействля преобразователя.На фиг,1 приведена структурная схема предлагаемого поеобразователя.; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Преобразователь параметров нерезонансных трехзлементных трехполюсников в напряжения содержит фсрмирователь 1 опорного напряжения, опорные злементы (резисторы) 2 и 3, операцмоцные усилители 4 и 5, диффеаенциатары б и 7, ограничитель 8, интегратор 9, блоки 10 и 1, деления и блок 12 умножения, Вход формирователя 1 соединен с пусковой шиной, а выход - через резистор 2 с инвертирующим входом усилителя 4, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход - со входом рения параметров трехполюсникав. Устройство содержит: формирователь 1 опорного напряжения, два опорных элемента 2,3, два операционных усилителя 4,5, два дифференциатора 6,7, ограничитель 8, интегратор 9, два блока де 1 гния 10,11, и блок 12 умножения, исследу мь й трехпалюсник 13 представляет собой последовательное соединение конденсатора 14 и параллельной цепи конденсатора 15 и резистора 16. За счет формирования выходных напряжений одновременнас запуском формирователя увеличивается быстродействие устройства. 2 ил. дифференцигтора 6. Вход дифференциатора 7 соединен с выходом дифференциатора б, со вторым входом блока 10 и первым входом блока 11, а выход - со вторым входам блока 11 и входом ограничителя 8, соединенного своим выходом со входом интегратора 9, выход которого является первым выходом преобразователя, Резистор 3 включен в цепь обратной связи усилителя 5, неинвертирующлй вход которого соединен с общей шиной, э выход - с первым входом блока 10, выход которого является вторым выходом преобразователя. Первый и второй входы блока 12 соединены с выходами блока 11 и интегоатора 9 соответственно.Исследуемый трехполюсник 13, представляющий собой последовательное соединение конденсатора 14 и параллельной цепи, состоящей из конденсатора 15 и резистора 16, подключен первым и вторым выводами соответственно к инвертируощему входу и выходу усилителя 4, а третьим выводом - к инвертиоующему входу усилителя 5,1762264 Преобразователь работает следующим образом.По команде "Пуск", поступающей по пусковой шине, запускается формирователь 1, На е-о выходе появляется положтлтельный 5 скачок напряжения постоянного уровня Е, который через резистор 2, сопротивление которого равно Яо, поступает на вход усилителя 4, в цепь обратной связи которого включены конденсатор 15. емкостью С 1 и 10 резистор 16, сопротивление которого равно, как функция времени т, отсчитываемого отмомента запуска формирователя 1, может 15быть записано в виде Оф) =- - (1-е)ЕЯЙо 2 ОНапРЯжение 01(т)(фиг,2 на) постУпает непосредственно на вход дифференциатора 6 и через конденсатор 14 емкостью С 2 на вход усилителя 5,,цифференциатор 6 осуществляет диф ференцирование поступающего на его вход напряжения, На его выходе формируется ,.:.1 ряжение 02(т), определяемое равенством; Е тв 1 та 204Йо С 1 ти 3 О 0= гР 1б 01 где т,1 - постоянная времени дифференциатора 6, 35С учетом уравнения (1) получим: 40Оф)= Ря ся - в - 1.б 1(1 - ес )Йо С 1 Напряжение 02(т) (фиг.2,б) поступает на вход дифференциатора 7, на второй вход 45 блока 10 и на первый вход блока 11.Дифференциатор 7 осуществляет дифференцирование поступающего на его вход напряжения, Напряжение на выходе дифференциатора 7 является суммой реакций дифференциатора 7 на отрицательный скаЕ то 1чок напряжения амплитудой и наЯо С 1Е Та 1 -Анапряжение ( 1 - е"% ), Реакцией 55Яо С 1дифференциатора 7 на скачок напряжения является импульс напряжения отрицательной полярности и очень малой длительности. Реакцией дифференциатора 7 на С 2О: Е едс,С 1(5) 05 02 1) -Е тэ 1 - - Етз 1ЕГст = - +Йо С 1 Яо С 1 Е Тв 1нвлеяжение - (1 - еяс ) являетсяЯо С 1напряжение Оз вида где т 82 - постоянная времени дифференциатора 7.Напряжение Оз (фиг,2,в) имеет положительную полярность, поэтому оно не проходит через ограничитель 8 на вход интегратора 9. Короткий же импульс отрицательной полярности проходит через ограничитель 8 на вход интегратора 9 и интегрируется последним. На выходе интегратора 9 формируется напряжение 04 отрицательной полярнЬсти постоянного уровня, определяемого равенством где т - постоянная времени интегратора9. Напряжение 04 (фиг.2,г) поступает на первый выход преобразователя и на второй вход блока 12. Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром С 1 исследуемого трехполюсника.Усилитель 5 в совокупности с конденсатором 14 во входной цепи и резистором 3, сопротивление которого равно Йо, в цепи обратной связи образуют инвертирующий дифференциатор с постоянной времени Й,С 2, Напряжение 05(т) на его выходе опре- делится С учетом уравнения (1) получим: Напряжение Оф) (фиг.2,д).поступает на первый вход блока 10.Блок 10 осуществляет деление сигналов Оф) и 02(т), поступающих на его первый и второй входы. На его выходе формируется напряжение 06, определяемое равенством С учетом уравнений (5) и (2) получим(6) Напряжение 08 фиг.2,е),оступает на второй вых д преобразователя, Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром С исследуемого трехпол осника.Блок 11 осуществляет деление сигналов 02(т) и Оз(т), поступаощих на его первый и второй входы, На его выходе формируется напряжение 07, определяемое равенством С учетом уравнений (2) и (3) получим ЯС 1 07 =- -Га 2Напряжение 07 поступает на первьй вход блока 12,Блок 12 осуществляет перемножение сигналов 07 и 04, поступающих на его первый и второй входы. На его выходе формируется напряжение 08, определяемое равенством08 = 0704.С учетом уравнений (7) и (4) получим Напряжение 08 фиг.2,ж) поступает на третий выход преобразователя. Нетрудно видеть, что оно однозначно связано с параметром Й исследуемого трехполюсника.Таким образом, на первом, втором и третьем выходах преобразователя формируются напряжения 04, 06 и 08, уровни которых однозначно связаны с параметрами С 1, С 2 и й исследуемого трехполюсника, Причем, как видно из временных диаграмм фиг,2,г,е,к), зти напряжения формируются одновременно с запуском формирователя 1. Следует отметить, что в преобразователе - прототипе требуемые уровни напряжений устанавливаются лишь по истечении поомежуткэ времени Г6 КС 2 после зэпу скэ формирователя 1, Это позволяет сделать вывод, что быстродействие у предлагаемого преобразователя значительно выше, чем у преобразователя-прототипа. 10 Формула изобретенияПреобразователь параметров нерезонансных трехзлементных трехполюсников в напряжение, содеркащий последовательно соединенные формирователь опорного на прякения, вход которого соединен с пусковой шиной, первый опорный элемент, первый операционный усилитель, два дифференциатора, ограничитель и интегратор, выход которого является первым выходом 20 преобразователя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены вто рой операционный усилитель, второйопорный элемент, первый и второй блоки деления и блок умножения, второй опорный элемент включен в цепь обратной связи втооого операционного усилителя, первый 30 вход первого блока деления соединен с выходом второго операционного усилителя, второй - с выходом первого дифференциатора, а выход является вторым выходом преобразователя, первый и второй входы блока 35 деления соединены с выходами собтветственно первого и второго дифференциаторов, а выход - с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход блока умно жения является третьим выходом преобразователя, причем инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей шиной, первый вывод исследуемого трехполюсника соединен с инвертирующим 45 входом первого операционного усилителя,второй вывод - с его третьим выходом, а третий вывод - с инвертирующим входом второго операционного усилителя.ищаЭ оста вител ь А. Гул ва ехред М.Моргентал Корре тор Т,Вашков су Производственно-издательский комбинат Патент, ", Ужгород, ул.Гагарина 10,Заказ 325 ВНИИТираж ственного комитет 11.3035, Москва, ЖПодписное0 изобретениям и открьтням при ГКНТ 5, Рауискав наб 4/5