Устройство для настройки аналоговых умножителей напряжений

)М. К С 06 Я нсоедннением заявкПриоритет веиный комитеинистров СССРм изобретенийоткрытий осудар оветапо дел 50 8 т 78 с Бк)лле ания описан681.335 (088.8)) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ умнОжителей нАпРяжени ЛОБКОВЫХ уменьости Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть исполь" зовано при проектировании измери.тельных тестеров и.автоматических линий по проверке электрических пара метров четырехквадрантных аналого" вых умножителей напряжений с двумя информационными входами и информационным измерительным выходом, содержа,щих четыре дополнительных выхода, предназначенных для балансировки умножителей по каждому иэ двух вхо-дов,балансировки напряжения смещения выходного каскада умножителя и установки заданного значения коэффициента перемножения умножителя.Известные четырехквадрантные аналоговые умножители напряжений предназначены для умножения двух аналоговых сигналов с заданной погрешностью. для получения минимальногдзначения величины статической пог" решности схема аналогового умножителя должна настраиваться путем пода чи на четыре выхода схемы компенсирующих напряжений и токов.В настоящее время настройка четйуфхквадрантных аналоговыхумножителей напряжений на минимальную статическую рпогрешность осуществля.-. ется с помощью потевциометров И ,21 .что затрудняет,автоматизацию:процесса настройки.Наиболее близким техническим ре" шением к изобретению является устройство для настройки аналоговых умножителей напряжений, содержащееисточник пйтания и ключи, два иэ которых включены между информационными входами устройства и шинами тестовых напряжений источника питания Я.Недостатками такого устройства являются. большое время настройки иневысокая точность работы,Целью изобретения является шение "времени и повышение точи настройки.Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство введены три интегратора с несимивт" ричными входами, подсоединенными через соответствующие ключи к выходу измерения результатов перемножения устройства, и четвертый интегратор с дифференциальным входом, который подключен через соответствующий ключ к выходу измерения результатов перемножения устройства и к шине опорного напряжения источника питания, Выходы интеграторов через соответствующие ключи подсоединены соответствен.но к выходам балансировки умножителя по каждому иэ двух входов, балансировки напряжения сме(цейия выходно,го каскада н установки, заданного энач чения коэффициента перемножения устройстваНа чертеже представлена структурная,схема устройства для настройки аналоговых умножителей напряжений.Устройство предназначено для.наст ройки четйрехквадрантйого аналогового умножителя напряжений 1 с двумя ин" Формационными входами 2 и 3 (шина 2" вход Х умножителя, шина 3 - вход У умножителя) и выходом 4 измерения 15 результатов перемножения устройства, а также выходами для балансировки информационных двух входов 5 и 6 (шина 5-балансировка входа Х, шина 6- балансировка входа У ), балансировки. напряжения смещения выходного каскада 7 и установки заданного значения коэффициента перемножения 8.Устройство содержит три интегратора 9- 11 с несимметричными входамии один интегратор 11 с дифференциальным входом, десять ключей 22 и источник питания 23 с шинами тестовых напряжений 24-26.устройство работает следующимобразом.Величина, выходного напряжения умножителя 1 на измерительном выходе 4 определяется выражениемО =К ОН+Е+СКОКОВЬХ О Х У О. Юо,о),где О и О- выходные сигналы, по.- 40хдаваемые йа входы 2 и 3)эквивалентное напряжение смещения, характеризующее .разбаланс выходного каскада;дКО Н - составляющая выходного 45Х Мнапряжения, обусловленная отклонением коэффициента перемножения от заданного значения КЕ и с - эквивалентные напряженияХ .Ссмещения, характеризующие разбаланс умножителя соответственно по выходам 5 и 6ИО О ) - .составляющая выходногоХ Тнапряжения, обусловленная нелинейной зависимостью коэффициента перемножения от сигналов Ох и ОПолезная составляющая в выходном напряжении описывается первьи слагаемым в выражении (1)К ОО 125, ОВь 1 х, ол О х60Остальные составляющие выходного напряжения в выражении (1) обуславливают погрешность перемножения (вто рое слагаемое - статическая погрешность выходного каскада, третье слагаемое - погрешность коэФфициента перемножения, четвертое и пятое слагаемые - статические ( погрешности по двум информациойиым входам, шестое слагаемое - нелинейная составляющая погрешности).Суть настройки умножителя заключается в подаче четырех напряжений компенсации такой величины, чтобы второе, третье, четвертое и пятое, слагаемые в выходном напряжении выражения (1) стали равными нулю (так как нелинейная составляющая погрешности зависит от уровня входных сигналов и мала для определенного класса умножителей, компенсация нелинейной составляющей погрешности, как правило, не производится).В исходном состОянии ключи 13-16 и 18 эакорочены на земляную шину, ключи 17,19-22 разомкнуты. В таком состоянии напряжения на входах 2 и 3 равны нулю и поэтому на основании уравнения (1) выходное напряжение умножителя также должно быть равно нулюаналичие йотенцналабб на выходе 4 умножителя свидетельствует о разбалансировке выходного каскада,При замыкании ключей 17 и 20 интегратор 9, включенный в цепь отрицательной обратной связи умножителя,начинает интегрировать напряжение на выходе 4 умно " жителя до тех пор пока не выполняется условие с = 0 ( при этом на вы-, ходе интегратора 9 появляется компенсирующее напряжение смещения выходного каскада" - , гдесм Кв.к. Кк - коэффициент передачи напряжения до выхода 4 умножителя от его шины 7, на которую подается напряжение компенсации разбаланса вЫходногоЬ 4. каскада (если Квх = 1, то Е :-Ео )ПоСле компенсаций с ключ 20 размыкается, при этом на выходе интегратора 9 сохраняется напряжение смещенияв.кемПри переключении ключа 13 на информационный вход 2 умножителя от источника питания 23 с шины 24 подаетсятестовое напряжение Ох .Прн этом напряжение на измерительном выходе 4 умножителя должно оставаться равным нулю,так как по-прежнему напряжение на втором входе 3 равно .нулю(т.е. 0=0) Наличие потенциала Ов, (К,+дк)6 О на выходе 4 умножителя свидетельст-, вует о разбалансе умножителя по входу 3. Замыканием ключа 22 и перейлючением ключа 16 образуется новая цепь отрицательной обратной связи,и Мнтегратор 11 интегрирует напряжение Я, ф(К,+дК) ЕНдо тех пор, пока оно не станет равным нул,. ПоСле этого ключ 22 размыкается. Напряжение Б 6 , которое запомнил интегратор 11, будет постоянно приложено к выходу 6 (выходу баланФормула :изобретения 5 61874 сировки до входу 3) и четвертое сла- гаемое в выражении (1) будет равно нулю.Аналогично проиэво)ится компенсация разбаланса по входу 2. При этом интегратор 10,образующий с умножителем петлю отрицательной обратной связи,.вырабатывает на выходе 4 ум-, ножителя балансировочное напряжение смещения с ."с.х . Для этого необехходимопереключить ключи 13-15 и замкнуть ключ 21. При этом информационный вход 2 закорачивается на 10 земляную шину (Ох =О), и на вход 3 подается тестовое напряжение О с шины 25 источника питания 23.По окончании процесса компенсации раэбаланса ключ 21 размыкается. 5После настройки умножителя по выходному каскаду и входам 2 и 3 устанавливается требуемый коэффициент перемножения. На входы 2 и 3 с шин 24 и 25 подаются соответственно тестовые напряжения )х и Рэ (для этого вновь переключается ключ 13). Переключением ключа 18 и замыканием ключа 19 образуется новая петля отрицательной обратной связи с интегратором 12, имеющим дифференциальйый вход. При этом на дифференциальный. вход интегратора 12 поступают два напряжения: со стороны выхода 4 умножителя дейспвует Овьу,=(МофаЮд)м ,и с шины 26 - опорное напряжение Оовф Хо 1 иО , . Интегратор 12 интегрирует разность напряжений вьх ф Овых оп до тех пор, пока она не станет равной нулю. Это происходит при ЬК "- О, когда на настраиваемом выходе 8 умножителя будет напряжение смещения Е " , которому соответствует эадайный коэффициент перемножения К. После установки величины К ключ 19 размыкается. 4 й На этом. цикл настройки умножителя заканчивается.В общем случае процесс настройки умножителя-,итерационный: и может длитьсй" 3-4 Оикла.В результате устранения трудоемкой ручной настройки за счет введения автоматического режима настройкичетырехквадрантных аналоговых умножителей напряжений в составе измерительной аппаратуры время контроля элект-,рических параметров аналоговых умножителей уменьшается в 60-80 раз прнодновременном увеличении точностинастройки. Это .позволяет снизитьтрудоемкость изготовленияи стоимостьсерийно выпускаемых аналоговых умножителей. Устройство для настройки, аналоговых умножителей напряжений, содер" жащее источник питания и ключи, два из которых включены между информационны" ми входами устройства и шинами тестовых напряжений источника питания, о т" л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени настройки и повышения точности, оно содержит три интегратора с йесимметричными входами, подсоединейными через соответствующие ключи к .выходу измерения результатов перемножения устройства, и четвертый интегратор с дифференциальные входом, которыя подключен через соответствующий ключ к выходу измерения результатов перемножения устройства и к шине опорного напряжения источника питания; выходы интеграторов .через соответствующие ключи подсоединены соответственно к выходам балансировки умножителя по каждому из двух входов, балансировки напряжения смещения; выходного каскада и установки заданного значения коэффициента перемножения устройства. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Каталог фирмы ф ф 1 Йо 1 огоЙМ фна микросхему ИС 15.95. Иджис,й,1969-ДЬ 91242, Патент США В 3689752,кл.235-194, 1972.3, Журнал Электроникаф, 9 20,1973с.бб-б 7.618748 юбСоставитель И.Шелипова Редактор Л.утехина Техред Э.Чужик Корректорчи Закав 4262/41 Тираж 826 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж, Раушская наб д.4/5ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная,4