Сравнивающее устройство

с присоединением заявки М 2101840/18-21 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В, Д. Дмитриев и Ю. ф. Чубаров Куйбышевский политехнический институт им, В, В, Куйбышева(71) Заявитель 154) СРАВНИВИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области йзмерительной и вычислительной техники,в частности к сравнивающим устройствам, преобразующим амплитуду и величи-сну измеряемого напряжения в число импульсов, которые могут быть использованы для построения аналого-цифровыхпреобразователей,Известны сравнивающие устройства,содержащие транзистор, источники компенсационного и сравнивающего напряжений, конденсатор, резисторы, диод1 11Однако эти устройства сложны поконструкции, имеют большое число функциональных узлов, нелинейных и реактивных элементов, не позволяют достигнуть высокой точности измерения, предназначены лишь для измерения амплитуды импульсных напряжений.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Для этого в устройство, содержащее транзистор, источники компенсационного и сравнивающего напряжений,конденсатор, резисторы и диод, введены потенциометр, ключ, источник переменного напряжения и параллельныйколебательный контур, включенный меж-) ду общей шиной и базой транзистора, соединенной через делитель напряжения на резисторах с источником переменного напряжения, при этомсредняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор с коллектором транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с источником компенсационного напряжения и через потенциометр и ключ с источником сравнивающего напряжения, а база транзистора через диод соединена с выходной клеммой.На Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на Фиг. 2 - его частотная характеристика.Устройство содержит транзистор 1, источники компенсационного 2 и сравнивающего 3 напряжений, конденсатор 4, резисторы 5-7, диод 8, потенциометр 9, ключ 10, источник 11 переменного напряжения например генератор, параллельный колебательный контур 12, выходную клемму 13.Принцип работы сравнивающего устройства-преобразователя удобно рассмотреть с дополнительными элементами: преобразователем 14 число импуль-. сов - напряжение, вход которого подключен к одному из входоны сравнивающего устройства-преобразователя (выходная клемма 13), а выход - к клеммам компенсационного источника 2 напряжения индикаторным счетчиком 15,вход которого соединен с другим ныходом устройства (клемма 16).При включенном генераторе 11, выходное напряжение которого ныше порога отпирания транзистора 1, а частота входит в полосу пропускания кон- тура 12, транзистор 1 отпирается, Вмомент отпирания транзистора входное сопротивление транзисторного каскада становится нелинейным, причемсоставляющими его компонентами являются отрицательное активное сопротивление, нелинейная емкость и нелинейнаяиндуктивность. Отрицательное входноесопротивление резко увеличивает добротность контура, что ведет к резкомуувеличению напряжения 0 на контуре иотпиранию транзистора 1, а нелинейные индуктивность и емкость деформируют частотную характеристику устройства которая преобразуется из характеристики вида А в характеристику вида Б (фиг. 2). Частота Г генератора11 выбирается равной резонансной частоте контура 12 Г, Потенциометром 9добиваются такого режима работы устройства, чтобы его полоса пропускания была минимальной, но не равнойнулю. При этом амплитуда напряженияО на контуре максимальна (точка б наФиг. 2).При измерении положительного напряжения 0 (полярность без скобок нафиг. 1), когда на входную клемму 17подана команда "сброс", источник 3(У) отключен и 0= 0=0, колебания сконтура 12 поступают на диод 8 и затем в виде положительных импульсов напреобразователь 14. Последний вырабатывает ступенчатбе компенсирующее напряжение 0,пропорциональное числупоступающих импульсов. Полярность Ц,обратна полярности Ц,Ступенчатое увеличение 0 приводитк дискретному уменьшению полосы пропускания ЬГ Системы до нуля. КогдааГ=О, транзистор 1 запирается, колебания на контуре 12 срываются (Оуменьшается с б до а на Фиг. 2), Ок прекращает изменяться, а сравнивающее устройство устанавливается в нулевое положение. По команде на Клемму 18 ключом 19 подключается ныход 16 устройства к входу индикаторного счетчика15 и. ключом 10подключается к входу сравнивающего устройства. Подключение измеряемого напряжения Ух ведетк увеличению полосы пропускания ьустройства на величину, пропорциональ ную Ц, (например, характеристика Лна фиг. 2), а 0 увеличивается скачком из точки а в точку б (фиг. 2),На входы преобразователя 14 и счетчика 15 начинают поступать положи 55 бО б 5 Если компенсация амплитуды Ц не успела произойти за время полупериода колебаний Ок, то она продолжается в течение второго, третьего и т.д. периодов вплоть до полной компенсации. Измеряются и одиночные импульсы, но в этом случае нужно выбирать частоту генератора 11 так, чтобы компенсация произошла в течение длительности прямоугольного импульса, и если импульс сложной формы,то за время нарастания его от нуля до максимума.Для автоматизации включения ключей 10 и 19 в момент измерения использована связь инверсивтельные импульсы, что вызывает дискретное увеличение к и уменьшение полосы пропускания а Г(характеристики Б, В , п на Фиг, 2),Когда ОК = О, полоса пропускания ЬГ=О, колебания на контуре вторично срываются и на выходной клемме 16 заканчивается Формирование пачки импульсов, число которых пропорционально О, а счет осуществляется счетчиком 15.10 При измерении отрицательного постоянного напряжения (полярность нскобках на фиг. 1) анод диода 8 отключается от клеммы 20 и подключаетсяк клемме 21- инверсивному выходу ко 15 лебательной системы. Шина 21-18 переключается с клеммы 21 на клемму 20,Режим работы устройстна выбираетсяобычно выбором ОК) так, чтобы колебания на контуре 12 отсутствовали, а2 О на клемме 21 появились, Тогда аналогично предыдущему при О =0 на преобразователь 14 поступают импульсы иОк (полярность н скобках на фиг, 2)увеличивается по абсолютному значениювызывая уменьшение порога отпираниятранзистора 1. В момент его отпирания на контуре 12 возникают, а наклемме 21 срываются колебания. Покоманде с клеммы 18 подключаются клемма 16 и напряжение Окоторое эапиЗО рает систему, и полоса пропускания,Ъ Г=О, Колебания на клемме 21 возни- кают вновь и продолжаются до тех пор,пока не произойдет полной компенсациинапряжением ОИ, В этот мо 35 мент транзистор 1 вновь открываетсяи колебания на клемме 21 срынаютсяНа выходе 16 Формируется пачка импульсов, число которых пропорционально Ц,4 О Сравнивающее устройство можетбыть использовано для измерения амплитуды переменного и импульсногонапряжений. При измерении, напримерамплитуды положительного полупериодаили импульса используется схема, показанная на фиг.1.В этом случае в отрицательные полупериоды транзистор 1заперт и устройство не работает,а вположительные полупериоды транзистороткрывается и преобразование происхо 5 О дит аналогично вышеописанному.ного выхода (клемма 21) с клеммой 18 запуска.В этом случае по окончании установки нуля колебания на контуре 12 срываются, а на клемме 21 возникают и первым же импульсом включаются ключи 10 и 19, которые остаются включенными до окончания Формирования пачки импульсов на клемме 16 . В момент поступления команды "сброс" на клемму 17 установка нуля и измерение Ок повторяются без дополнительиого внешнего за О пуска на клемму 18.Таким образом, преимущества предлагаемого устройства (простота, увеличенные по сравнению с известными устройствами точность и скорость измерения, расширенные функциональные воз- можности) достигаются тем, что источники измеряемого и компенсирующего напряжений подключены к активной колебательной цепи, питаемой переменным напряжением стабильной частоты и изме няющей полосу пропускания вплоть до срыва или возбуждения колебаний в зависимости от соотношения измеряемого и компенсирующего напряжений, а пачка импульсов с числом импульсов, равным 25 измеряемому напряжению, посТупает на выход преобразователя с контура через диод и коммутационный элемент, образующих Формирующую цепь. Предлагаемое устройство имеет минимальное число 3 О элементов, что упрощает его конструкцию. Увеличение точности обусловлено тем, что момент установки сравнивающего устройства в нулевое положение и момент окончания измерения характери- З зуются одной и той же систематической погрешностью компенсации напряжений, кроме того, в цепи сравнения отсутствуют нелинейные элементы. Повышение скорости срабатывания устройства ъ момент компенсации определяется высокой скоростью изменения его добротности, Входное сопротивление в момент компенсации велико; так как вцепи"с резисторами 7, 9 происходит компенсация по напряжению. Возможно использование цепи сравнения по току, но в этом случае входное сопротивление значительно уменьшается.формула изобретенияСравнивающее устройство, содержащеетранзистор, источники компенсационного и сравниваемого напряжений, конденсатор; резисторы и диод, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения его Функциональных возможностей, в него введены потенциометр, ключ, источник переменного напряжения и параллельный колебательныйконтур, включенный между общей шинойи базой транзистора, соединенной через делитель напряжения на резисторахс источником переменного напряжения,при этом средняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор сколлектором транзистора,эмиттер которого через резистор соединен с источником компенсационного напряжения ичерез потенциометр и ключ систочни-ком сравниваемого напряжения, а база транзистора через диод соединена свыходной клеммой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 343249, кл, Н 03 К 5/20 1969748849 Уиа Составитель В, Бугровчикова Техред Л. Теслюк Корректор Е. Папп Редактор аказ 4262 4 5 1 П "Патент", г. ужгород, ул. Проектная Фи Тираж 995 ИИПИ Государст по делам иэоб 3035 Москва,енногетени