Измеритель отношения двух напряжений

ОПИСАНИЕ ИЗОБЕЕТ ЕНИЯ Р 1665272 Союз Советских Социалистических Республик(53 621.317 (088.8) ло делам изобретен и открытийЕ. Т, Володарский и В. В. Бухал Киевский ордена Ленина политехническийим. 50-летия Великой Октябрьской социалистиче 71) Заявнтел нститутой револ и ЗМЕРИТ ОТНОЯЕНИЯ ДВУХ НАП Н во имеет ограничен возможности, а имен Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения коэффициентов передачи и снятия амплитудно-частотных характеристик чстырсхполюсников, а также для определения значений всличин, пропорциональных отношению двух переменных напряжений, например при измерении динамического диапазона, при измерении Входного сопротивления методом добавки и т. д.Известны устройства для измерения отношсния двух напряжений, содержащие общий для сравниваемых напряжений усилительный канал с рсгулируемым коэффици ситом усиления, управление которым осуществляется с помощью петли автоматической регулировки усиления, состоящей из последовательно соединенных регулируемого усилителя (делителя), выпрямителя, переключателя, схемы сравнения, усилителя некомпенсации, памяти и меры напряжения, подключенной к схеме сравнения. Данные устройства характеризуются следующим общим признаком: регулируемый усилитель (делитель) расположен в цепи переменного напряжения, т. е. перед выпрямителем 11.При этом диапазон входных напряжений выпрямителя соответствует измеряемому 30 отношению, что в случае больших отношений приводит к повышенной погрешности от нелинейности характеристики преобразования выпрямителя. Кроме того, трудно обеспечить устойчивость контура АРК, содержащего большое число близких по значению низкочастотных постоянных времени, источниками которых могут служить: фильтр диодного выпрямителя или термопреобразователя; аналоговая память; элементы, управляющие коэффициентом усилсния канала, например оптроны, подогревные терморезисторы и др,; разделительные цепи в усилительном канале.Прототипом изобретения является измеритель отношения двух напряжений, содержащий входные шины напряжения-делимого и напряжения-делителя, подсоединенные к входному переключателю, регулирусмый усилитель, подключенный через выходной переключатель к выходной шине напряжсния-частного, а также подсоединенную между выходным переключателем и регулируемым усилителем цепь автоматической регулировки усиления, состоящую из последовательно соединенных элемента сравнения, усилителя некомпенсацпи и элемента памяти 21.Известное устройстные функциональные00 65 3но: данная схема не может быть простыми средствами приспособлена для высокоточного деления переменных напряжений при большом диапазоне входных отношений ввиду нелинейности функции преобразования существующих выпрямителей.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.Цель достигается тем, что в измеритель отношения двух напряжений, содержащий входные шины напряжения-делимого и напряжения-делителя, подсоединенные к входному переключателю, регулируемый усилитель, подключенный через выходной переключатель к выходной шине напряжения- частного, а также подсоединенную между выходным переключателем и регулируемым усилителем цепь автоматической регулировки усиления, состоящую из последовательно соединенных элемента сравнения усилителя некомпенсации и элемента памяти, введены источник эталонного напряжения, выпрямитель, включенный между входным переключателем и регулируемым усилителем, два масштабных преобразователя, первый из которых включен между входной шиной напряжения-делимого и входным переключателем, а второй - между источником эталонного напряжения и одним из входов элемента сравнения, а также последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту, счетчик импульсов и блок управления, причем вход преобразователя напряжения в частоту подключен к выходной шине напряжения-частного, а соответствующие выходы блока управления подсоединены к управляющим входам масштабных преобразователей,На чертеже представлена структурная схема устройства,Измеритель отношения двух напряжений содержит входные шины 1 и 2 соответственно напряжения-делимого У, и напряжения- делителя Уо, масштабный преобразователь 3 в цепи напряжения-делимого, входной переключатель 4, выпрямитель 5, регулируемый усилитель 6, выходной переключатель 7, элемент 8 сравнения, источник 9 эталонного напряжения (У), масштабный преобразователь 10 в цепи напряжения-меры, усилитель 11 некомпенсации, элемент 12 памяти, шина 13 напряжения-частного (У), преобразователь 14 напряжения в частоту, счетчик 15 импульсов, блок 16 управления,Процесс измерения разбит на три временных интервала А, В и С, Интервал А служит для предустановки коэффициентов передачи масштабных преобразователей 3 и 10, интервал В - для сравнения напрякения-делителя с источником эталонного напряжения, интервал С - для формирования напряжения-частного.В интервал времени А коэффициенты пе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4редачи масштабных преобразователей 3 и 10 устанавливаются равными 1.В интервал времени В переключатели 4 и 7 находятся в положении, при котором напряжение-делитель через входную шину 2, переключатель 4, выпрямитель 5, регулируемый усилитель 6, переключатель 7 поступает на вход элемента 8 сравнения, где сравнивается с эталонным напряжением, сформированным источником 9 эталонного напряжения, которое поступает на Другой вход элемента 8 сравнения через масштабный преобразователь 10. Г 1 ри этом разностиое напряжение через усилитель 11 и элемент 12 памяти управляет коэффициентом усиления регулируемого усилителя 6 до установления равенства напряжений на входах сравнения 8 элемента,В интервал времени С переключатели 4 и 7 находятся в положении, при котором напряжение-делимое через входную шину 1, переключатель 4, выпрямитель 5, регулируемый усилитель 6 (коэффициент усиления которого, сформированный по напряжению-делителю, сохраняется с помощью элемента 12 памяти), переключатель 7 поступает на шину 13 напряжения-частного, после чего преобразуется в частоту преобразователем 14, и результат записывается в счетчик 15 импульсов, После этого цикл измерения повторяется, причем в интервал времени А производится предустановка значений коэффициентов передачи масштабных преобразователей 3 и 10, равных Уи 1/О, соответственно.При условии, что петлевое усиление схемы ЛРУ достаточно велико, а кратковременная нестабильность коэффициента передачи выпрямительно-усилительного тракта пренебрежимо мала, результат одного цикла измерения описывается выражением:Ь 115 где У - напряжение - мера;у, - погрешность от нелинейности коэффициента преобразования выпрямителя по напряжению-делимому;у, - погрешность от нелинейности коэффициента преобразования выпрямителя по напряжению-делителю;Кз и К 1 о - коэффициенты преобразователей 3 и 10. В первом цикле измерения значения коэффициентов Кз и К 1 о устанавливаются равными 1.Бо втором цикле измерения значения коэффициентов К, и Кустанавливаются равными У, и 1/У соответственно. Результат измерения с учетом выражения (1) описывается выражением:где Лу - приращение погрешности выпрямителя по напряжению-делителю во втором цикле измерения относительно первого.Если пренебречь погрешностями второго порядка малости, выражение (2) примет вид:10(3) Ы, = - К, (1:+15) Уь В третьем цикле измерения значения коэффициентов Кз и К 1, устанавливаются 15 равными Уы и 1/У соответственно.Результат измерения с учетом выражения (2) описывается выражением:,пь, п ьУш - е 7 + "(4) 20ч -м ь,где Лу 5 н - приращение погрешности выпрямителя по напряжению-делителюв третьем цикле измерения относительно второго.Если пренебречь погрешностями второго порядка малости, выражение (4) примет вид: 30 При условии сходимости данного процесса значения каждого последующего приращения погрешности Ьу будет меньше 35 предыдущего и стремится к нулю.Таким образом, устройство позволяет расширить функцпональныс возможности известной делительной схемы и получить высокую точность измерения отношения 40 двух переменных напряжений в большом диапазоне измерений,Измеритель отношения двух напряжений может найти применение в аппаратуре контроля параметров линейных интегральных 45 схем, таких как коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление, а также при снятии амплитудных и амплитудно- частотных характеристик четырехполюсников.Формула изобретенияИзмеритель отношения двух напряжений, содержащий входные шины напряжения-делимого и напряжения-делителя, подсоединенные к входному переключателю, регулирусмый усилитель, подключенный через выходной переключатель к выходной шине напряжения-частного, а также подсоединенную между выходным переключателем и регулируемым усилителем цепь автоматической регулировки усиления, состоящую из последовательно соединенных элемента сравнения, усилителя некомпенсации и элемспта памяти, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены источник эталонного напряжения, выпрямитель, включенный между входным переключателем и регулируемым усилителем, два масштабных преобразователя, первый из которых включен между входной шиной напряжения- делимого и входным переключателем, а второй - между источником эталонного напряжения и одним из входов элемента сравнения, а также последовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту, счетчик импульсов и блок управления,причем вход преобразователя напряжения в частоту подключен к выходной шине напряжения-частного, а соответствующие выходы блока управления подсоединены к управляющим входам масштабных преобразователей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ЪЪ 3894 б 9, кл. 6 01 К 19/10, 1973,2. силинская Р.-П. П. Измерители отношения. М., Сов. радио, 1975, с. 113,Редактор А. Купрякова Корректор Л. Брахнина Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 1038/15 Изд.330 Тираж 1089 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5